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主管单位: 中华人民共和国教育部

主办单位: 重庆大学

编辑出版: 《土木与环境工程学报(中英文)》编辑部

主       编: 刘汉龙

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2096-6717

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    2022年第44卷第5期
      工程风险研究
    • 王桂林,陈瑶,杨洋

      2022,44(5):1-7, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.047

      岩土参数的变异特性给边坡支挡结构岩土荷载的确定带来困难,分项系数法考虑了可靠度,且计算简单,为此提供了解决方案。基于极限状态方程,将抗剪强度参数视为正态分布,采用一般分离法,通过分项系数的求解,推导了边坡支挡结构岩土荷载的分项系数以及荷载值计算公式;对单一滑面和折线型滑面两类典型滑面边坡案例分析表明:利用该方法能较容易地获得不同边坡目标可靠度指标值对应的支挡结构岩土荷载值;根据分项系数法计算得到的荷载值所设计的边坡,其由蒙特卡罗法获得的可靠度指标与目标可靠度指标存在一定偏差;其中,单一滑面边坡主要是负偏差,偏差最大约6%,对于折线型滑面边坡,当目标可靠度指标为1.65时,是负偏差,偏差约7%,但当目标可靠度指标大于1.65时出现正偏差。由分项系数法计算得到的支挡结构荷载值总体上安全可控。

    • 吴波,赵睿,蒙国往,陈辉浩,黄惟,刘家粱,程懿

      2022,44(5):8-15, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.200

      地铁深基坑非对称施工比一般深基坑工程施工难度更大、风险性更高。为合理有效地对地铁深基坑非对称施工工况进行风险评估,以广州某地铁深基坑工程为依托,构建了以围护结构、既有线车站非对称土压力、基坑环境、周围环境和现场安全管理为基准的风险评价指标体系。采用模糊层次分析法和多级模糊综合评判法,建立了地铁深基坑非对称施工的评估模型。由定量计算结果得到深基坑非对称施工在评价集中对应的风险等级,与实际工程情况相吻合。根据评估结果得到各指标所占权重大小,可采取相应措施来降低对应风险。

    • 黄发明,石雨,欧阳慰平,洪安宇,曾子强,徐富刚

      2022,44(5):16-28, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.254

      滑坡与其环境因子间的非线性关联计算影响滑坡易发性预测建模的不确定性。为研究不确定性因素下易发性建模规律,以中国延长县为例,获取82处滑坡和14种环境因子,通过频率比(Frequency Ratio,FR)和证据权(Weight of Evidence,WOE)等关联法与卡方自动交互检测(Chi-squared Automatic Interaction Detector,CHAID)决策树相耦合进行建模,并用原始环境因子(称为“原始因子数据"”)作为输入变量的单独CHAID决策树进行对比。使用精度、易发性指数均值、标准差和平均秩等评价易发性建模的不确定性。结果表明:WOE-CHAID模型预测的滑坡易发性不确定性低于FR-CHAID模型,可见WOE具有较优秀的非线性关联性能;单独CHAID决策树预测的易发性精度整体略低于WOE-CHAID和FR-CHAID模型,但其建模效率较高;在体现滑坡与其环境因子空间关联性方面,考虑FR和WOE关联法的CHAID决策树模型优势显著。WOE是更优秀的关联分析法,CHAID决策树预测性能好且预测效率高,WOE-CHAID决策树模型的易发性预测不确定性较低且更符合实际滑坡概率分布特征。

    • 朱碧堂,余金,王凌,张跃明,蒋亚龙,杜林泉,黄展军

      2022,44(5):29-37, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.266

      盾构穿越复合地层时,富水砾砂层含量高易发生“喷涌”、掌子面失稳,泥岩地层含量高则易发生结泥饼、刀具抱死及偏磨、出渣困难等问题。针对这些施工难题,以南昌地铁4号线七里站-民园路西站(七民)盾构区间穿越富水砾砂泥质粉砂岩复合地层为研究对象,基于5种不同复合程度掌子面地层渣土改良试验,研究土压平衡盾构在动态变化的复合地层中所需的合理渣土改良剂配比。结果表明:对于复合地层,随着泥岩占比从10%增加至90%,泡沫注入率从20%逐渐增大至50%,膨润土泥浆注入率从20%逐渐减小至0。现场应用结果表明,采用该改良方案可保证土仓内渣土流塑性较好、渗透性较低。

    • 王志佳,黎洪磊,李胜民,吴祚菊,段书苏,谢朋

      2022,44(5):38-45, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.105

      根据振动台模型试验的相似设计原理,结合某地下工程底部软岩性质,利用重晶石粉、黏土、石膏等材料,研制了一种可以有效模拟原型软岩动力特性的相似材料。开展正交试验,通过对数据进行极差和方差分析,得到重晶石粉、黏土、石膏等原材料含量对相似材料密度、初始剪切模量及参考应变的影响规律,并基于正交试验结果,进行软岩相似材料的最终配比试验。结果表明:相似材料中重晶石粉对相似材料的密度起主要控制作用,参考应变值随石膏含量的增加而增大,随黏土含量的增加而减小,相似材料的初始剪切模量随黏土含量的增加而减小,随重晶石粉和石膏含量的增加而增大。配制的软岩相似材料可以很好地模拟原型软岩动应力动应变关系和剪切波速特性。

    • 仝跃,岳瑶,黄宏伟,周应新,雷华,段晓彬

      2022,44(5):46-56, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.239

      受地质条件和施工等因素的影响,钻爆法施工中塌方事故频频出现,造成人员伤亡、机械损坏、工期延误等不良后果。目前的风险评估方法多以定性为主,难以继续满足隧道安全风险管理的需要。根据风险定义,考虑围岩物理力学参数的变异性,应用Monte-Carlo方法和数值分析实现隧道塌方发生概率的定量化分析,并基于普氏平衡拱理论实现隧道塌方规模的定量化预测;结合施工人员、机械的时空分布特征及其易损性实现人员伤亡风险、工期延误风险和经济损失风险的定量化计算;利用ALARP原则和F-N曲线建立可量化的风险接受准则,实现塌方风险的定量化评估。结合工程案例,验证了模型在隧道等地下工程塌方风险定量化评估中的适用性。

    • 张建辉,黄忠凯,刘祥勇,朱先发,张冬梅

      2022,44(5):57-66, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.111

      基于矢量地震动强度参数,对软土浅埋隧道进行地震易损性分析。开展大量土体隧道结构动力非线性有限元计算,利用计算结果,对15个地震动强度参数(IMs)与隧道破坏指标(DI)进行对数线性拟合回归,并采用有效性、实用性和效益性3个指标对不同IMs进行合理性分析。研究发现,峰值加速度(PGA)是最优IM,其次是峰值速度(PGV)和加速度谱强度(ASI)。根据揭示的最优IM(即PGA)建立基于标量IM的隧道地震易损性曲线,利用合理地震动强度参数中PGA和ASI建立基于矢量IMs的隧道地震易损性曲面,并与上述地震易损性曲线进行对比。结果表明:采用标量IM的地震易损性分析不能表达第2个地震动强度参数IM对隧道抗震性能的影响,所建立的基于矢量IMs的易损性曲面能更精准地评价盾构隧道的抗震性能。

    • 杨甲锋,肖鹏

      2022,44(5):67-77, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.156

      在铁路建设与运维中,由于工程地质条件、自然及施工环境条件等因素影响,路堑高边坡安全一直是铁路工程重点关注的问题。针对铁路路堑高边坡的长期稳定性问题,详细分析了边坡的安全系数与变形关系、岩土体的长期强度与时间关系,建立了边坡安全系数剪切变形时间关系模型,提出长期稳定安全系数、变形速率幂次值、位限指数等3个路堑高边坡长期稳定性评价指标,以及高边坡安全稳定四级预警方法与高边坡安全稳定八级预警方法,并明确了不同预警等级下建议采取的应急处理措施。通过实际工程监测数据对铁路路堑高边坡瞬时稳定安全系数、长期稳定安全系数、长期累积变形状态进行系统分析,确定了该路堑高边坡的风险预警分级。

    • 杨亮,刘辉,章荣军,郑俊杰

      2022,44(5):78-86, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.179

      采用水泥固化疏浚淤泥作为堤坝填料往往会使堤坝土体参数具有较高的变异性;同时,在水泥土堤坝填筑过程中,通常设置水平排水板加速土体排水固结,这使得主固结完成后水泥土强度随排水板位置呈现一定空间变化趋势,通常的平稳或准平稳随机场模型很难表征这一趋势。为此,提出一种不排水抗剪强度垂直排水板方向衰减的非平稳随机场模型,并以水泥土堤坝边坡为例,结合强度折减法和蒙特卡洛模拟,对比提出的非平稳随机场模型和传统平稳随机场模型、深度趋势非平稳随机场模型对边坡安全系数和滑动面分布的影响,讨论模型中趋势参数对可靠度的影响。结果表明:平稳随机场模型及深度趋势非平稳随机场模型的计算结果偏于危险,提出的非平稳随机场模型既能考虑土体不排水抗剪强度沿深度方向的趋势项与随机波动项,又能考虑其沿垂直排水板方向的衰减趋势,与现有研究符合较好。

    • 肖诗豪,程小久,汪华安,张洁

      2022,44(5):87-97, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.048

      合理地对建设场地进行液化判别是降低液化灾害的基础。中国规范通过比较临界标贯击数与实测标贯击数的相对大小来判别砂土液化,但由于建立经验判别准则的过程中存在大量的不确定性因素,故这种确定性方法不是衡量砂土液化的准确指标。针对这个问题,基于中国标贯试验的液化案例库,利用极大似然法对4种广义线性模型进行参数标定,建立适用于中国的液化概率判别模型。结果表明:当液化概率较小时,4种广义线性模型差异显著;当液化概率在30%~70%之间时,4种模型的预测结果相近。模型比较表明,Log-log模型对案例库的拟合效果最好,给出了基于Log-log模型的液化概率计算公式及指定液化概率下的标贯击数临界值计算公式。回判分析表明,提出的液化概率判别模型的总体回判成功率高于现行建筑抗震设计规范。

    • 朱文清,赵腾远,宋超,王宇,许领

      2022,44(5):98-108, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.194

      静力触探试验(Cone Penetration Test,CPT)常被用于确定地下土体分层情况及层内土体的力学参数等。由于工期、工程投入、技术等条件限制,沿水平方向的CPT钻孔数目通常非常有限,有必要利用空间插值或随机模拟来估计未采样位置的CPT试验数据。提出一种有效的蒙特卡洛方法,可直接根据有限的CPT试验钻孔数据估计未采样位置的CPT数据,该方法将二维贝叶斯压缩感知框架与吉布斯采样相结合,并引入克罗内克积以提高其计算效率,然后用一系列数值及实际工程案例验证了所提方法的可靠性。结果表明:该插值方法合理,不仅能如实反映数据本身的非平稳特点,且采用序列更新技术后可显著降低时间成本,具有更强的适应能力。此外,插值结果的准确性、可靠性与已有CPT钻孔的距离成反比、与已有钻孔的数目成正比,反映出方法本身数据驱动的特点。

    • 土木工程
    • 刘华,胡鹏飞,王松鹤,刘乃飞,胡文乐,谷宏全

      2022,44(5):109-117, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.009

      黄土受到污染后,土体的组分以及内部结构会发生改变,从而使得土体抗拉强度也随之发生改变。通过人工配置盐酸、硫酸和硝酸的4种不同浓度的污染液,对比蒸馏水和污染后的土样进行直接拉伸破坏试验,探讨酸污染黄土的拉应力拉应变特征及过程,进一步分析不同酸溶液种类、浓度对土体抗拉强度演化规律的影响。结果表明:随着酸污染液的侵入,黄土的抗拉强度均小于未污染状态;且随着污染液浓度的增大,盐酸和硝酸污染黄土的抗拉强度均呈减小态势,而硫酸污染英黄土的抗拉强度却逐步恢复,拟合后的污染液浓度与抗拉强度呈现出较好的幂函数关系。基于黄土的抗拉强度和抗剪强度,探讨酸污染黄土的联合抗剪强度拟合关系。

    • 雷胜友,文晓灿

      2022,44(5):118-127, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.201

      为了探索植物壳生态加筋土的强度特性,进行了荞麦壳加筋黄土的剪切试验研究。首先,进行了荞麦壳和黄土的基本性质试验,然后,将荞麦壳分瓣,按一定的干土质量比将分瓣好的荞麦壳添加到配好的湿土中,击实成样,进行直剪试验。试验结果表明:荞麦壳加筋黄土的剪应力剪切位移曲线的变化规律与素土相似;荞麦壳加筋后土的强度有明显提高,最大提高23%;加筋后土的内摩擦角有很大提高,最大提高了6.13°,而黏聚力则有不同程度降低,其降低值不超过8 kPa;只有当荞麦壳的加筋率大于某百分比时,荞麦壳加筋土的强度才大于素土,该百分比与荞麦壳的分瓣情况有关。对于荞麦壳加筋材料,存在一个界限加筋率,当加筋率小于界限加筋率时,荞麦壳起作用所需的剪切位移基本上随垂直压力而增大,当加筋率大于界限加筋率时,荞麦壳起作用所需的剪切位移随垂直压力的增大而减小,该界限值也与荞麦壳的分瓣情况有关。比较而言,天然荞麦壳和两瓣型荞麦壳作为加筋材料更合适。

    • 王子玉,喻文晔,齐超楠,赵翔宇

      2022,44(5):128-135, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.169

      为了探讨海水环境下微生物矿化反应过程与影响因素,在海水和去离子水环境下,通过改变营养盐浓度、菌液与营养盐体积比、环境温度等条件进行微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Carbonate Precipitation,MICP)水溶液试验,然后通过SEM、XRD和EDS测试对水溶液生成物进行检测,并推测海水环境下MICP的反应机理。结果表明:不同水环境条件下,营养盐浓度为1 mol/L、菌液与营养盐体积比为30:120时,反应速率最快,且生成沉淀物质量最大;温度对于碳酸钙沉淀反应影响明显,与低温(4℃)条件相比,室温(25℃)下反应速率更大,且反应进行得较充分;海水环境水溶液试验中,高pH值可以加速反应的进行,同时,由于海水中存在Mg2+、Ba2+等离子,使得沉淀物中除CaCO3外,还含有少量的碱式碳酸镁(Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O)、BaCO3等矿物成分。

    • 程雪松,高洁,潘军,白如冰,郑刚

      2022,44(5):136-147, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.027

      注浆法作为补偿地层沉降的手段已得到广泛应用,目前的研究主要集中于注浆原理及工程沉降纠偏等方面,对于土体参数、注浆参数对隧道水平位移控制效果的影响缺少系统研究。基于天津某工程现场注浆试验,采用应变法模拟注浆过程,研究土质条件、注浆量、注浆距离、注浆长度及注浆深度对注浆水平纠偏效果的影响。结果表明:注浆引起的土体最大水平位移位于注浆体顶部附近;土体强度、刚度参数对注浆效果影响不大,说明注浆控制水平位移的适用性较广泛;距离注浆点较近的土体水平位移随注浆量的增加增长较快,较远时增长较慢,且土体水平位移随注浆距离的增加衰减迅速,应尽量缩短注浆点与纠偏对象的距离;注浆长度较小时,注浆作用范围集中且土体最大位移值较大,反之,注浆作用分散较且均匀,应根据注浆距离和纠偏对象在深度上的范围选择注浆长度,最大化发挥注浆纠偏效果。

    • 林天翔,叶冠林,王祺,冯少孔

      2022,44(5):148-156, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.195

      泥浆减阻是超长距离顶管施工中的一项关键技术,泥浆套厚度与工程质量息息相关。基于冲击映像法的基本原理,提出一种精确掌握顶管施工注浆充盈状况的快速检测方法,并通过模型试验和现场试验对检测方法的有效性进行研究。根据模型试验结果,将归一化冲击响应强度作为反映泥浆充盈状况的评价指标,成功应用于苏州一大型引水工程中。研究表明:较传统压力观测法,冲击映像法在检测泥浆套厚度方面有明显的优越性,有效提高了检测效率和高阻力区的识别能力,据此对泥浆薄弱区进行定点补浆,节约了施工成本,可在同类工程中推广使用。

    • 金超奇,徐长节,江平,颜建伟,程超,章立辰

      2022,44(5):157-164, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.110

      固结系数的不确定性是传统固结理论计算局限性的根本原因,传统固结理论计算忽略了在固结过程中渗透系数k和孔隙比e随固结状态和时间的变化。基于工程常用的5种渗透系数预测模型,结合固结度与侧限压缩量的关系,推导出孔隙比et的时间函数,构建渗透系数与时间及固结应力依赖的计算公式。将构建的渗透系数计算式代入固结系数Cv中,同时考虑固结状态、固结应力及时间的影响,对经典Terzaghi一维固结理论进行修正。利用已有的试验数据进行对比,讨论预测公式的适用性。最后通过工程案例计算,与Terzaghi一维固结方程和其他修正固结理论对比,结果表明:当上覆荷载较大时,需要考虑固结系数Cv的变化;同时,对比其他修正固结理论,证明了考虑孔隙比e和渗流系数k随时间变化过程的必要性。

    • 王先铁,庞亚红,高欢,韩军科,朱彬荣,谢川东

      2022,44(5):165-176, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.005

      对是否设置加劲肋和格构式钢骨等4组内部构造形式不同的钢管混凝土试件进行受弯试验。结果表明:格构式钢骨延缓了试件受拉区混凝土开裂和受压区钢管屈服,有效提高了其抗弯性能。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行数值模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上分析钢管径厚比、钢骨肢件间距、钢骨尺寸、钢骨及混凝土强度等对内配格构式钢骨钢管混凝土构件受弯性能的影响。结果表明:影响构件抗弯性能的主要参数为钢管径厚比、钢骨尺寸及钢骨强度;混凝土强度、钢骨肢件间距对其承载性能影响较小。采用中国规范对试件的抗弯承载力进行计算,采用中国规范、美国规范及欧洲规范对试件刚度进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明:中国规范对该类构件抗弯承载力的计算偏于保守;美国规范和欧洲规范对该类构件抗弯刚度的计算偏于保守,中国规范对抗弯刚度的计算误差较大。

    • 郑山锁,温桂峰,董立国,杨威,刘巍,张艺欣

      2022,44(5):177-188, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.198

      为系统评估RC框架结构的抗地震倒塌能力,按照中国现行规范设计了66个典型RC框架结构,基于OpenSEEs平台建立了考虑节点剪切变形的典型RC框架结构集中塑性铰模型,并采用IDA分析方法得到各典型结构的IDA曲线与倒塌点;分析设防烈度、层数及跨度对倒塌储备系数的影响,评估RC框架结构在大震及特大地震下的抗地震倒塌能力。结果表明:按中国现行规范设计的RC框架结构的抗倒塌储备系数CMR与设防烈度和层数存在负相关关系,而与跨度的相关性较弱;符合现行规范设计的RC框架结构满足大震不倒的设防要求,但其抵御特大地震作用的能力明显不足,其中,7.5度设防RC框架结构的抗倒塌能力最弱。

    • 张洋,陈朝晖,杨帅

      2022,44(5):189-196, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.007

      针对大型LNG储罐钢网架穹顶结构的弹塑性稳定性分析,基于刚体准则与改进塑性铰模型建立适于几何与材料双非线性分析的空间弹塑性梁单元,研究局部荷载扰动与整体模态扰动两种不同的初始缺陷处理方法以及材料非线性对结构稳定承载力影响的差异。结果表明:初始缺陷、材料非线性与约束刚度减小均会降低网架穹顶结构稳定承载力;荷载干扰下,结构稳定承载力对干扰大小敏感而对位置不敏感;模态干扰属于整体几何缺陷,结构整体初始变形较大,荷载位移曲线平滑。与ABAQUS相比,所建的弹塑性刚体准则空间梁单元及其相应的非线性分析方法效率与精度兼优,适用于大型复杂工程结构非线性分析,在处理局部缺陷对结构稳定性的影响上具有优势。

    • 李坤坤,杨克家,李坤梁,林一苇

      2022,44(5):197-204, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.197

      为研究准静态荷载下纤维分布对活性粉末混凝土(RPC)构件力学性能的影响,对同一纤维掺量(2%)下不同纤维长度(13~20 mm)的单向分布和乱向分布钢纤维RPC试件开展了四点受弯试验。通过选取弯拉荷载挠度曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量分析单向分布和乱向分布钢纤维RPC的弯拉性能。结果表明:钢纤维在主拉应力方向上的方向系数显著影响基体的弯曲性能。其中,较乱向分布试件,单向分布钢纤维试件的弯拉峰值应力、弯曲韧性均大幅提高,且跨中挠度达到L/150时,残余强度仍比初裂强度高4.35~16.9 MPa;纤维长度由13 mm增加至20 mm时,与乱向分布试件相比,单向分布试件的裂后弯曲性能提高幅度更明显,且单向分布试件受荷越大,纤维长径比的优势越显著;单向分布试件断口处纤维分布均匀,绝大部分方向与主裂纹方向垂直,锚固长度大,断口处桥接效应显著;综合考虑单向钢纤维RPC试件的等效弯曲应力、耗能能力等指标,在纤维掺量为2%、纤维长度为20 mm时,其力学性能最优。

    • 刘浩,巴光忠,苗吉军,刘才玮

      2022,44(5):205-216, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.008

      检测确定钢筋的锈蚀特征参数是进行锈蚀钢筋混凝土结构性能评定的基础。通过电化学加速锈蚀试验获得不同锈蚀程度的钢筋,采用三维激光扫描技术建立锈蚀钢筋的三维几何模型,并提取相关的锈蚀特征参数。然后基于概率理论统计分析锈蚀钢筋平均截面锈蚀率与最大截面锈蚀率、锈蚀不均匀系数之间的相关性,建立了锈蚀不均匀系数的概率分布模型。研究表明:随着锈蚀程度的增大,最大截面锈蚀率和锈蚀不均匀系数均呈幂函数增长,并与锈蚀钢筋的直径有关;锈蚀不均匀系数服从广义极值分布,其概率分布的形状参数、尺度参数和位置参数均随锈蚀程度的增大而线性增大,并与锈蚀钢筋的直径和单元长度有关。

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    • 机器学习方法在盾构隧道工程中的应用研究现状与展望

      陈湘生, 曾仕琪, 韩文龙, 苏 栋

      随着盾构隧道工程信息化水平的提升,隧道掘进设备作业过程监测技术日益完善,所记录的工程数据蕴含了掘进设备内部信息及其与外部地层的相互作用关系。机器学习因其数据分析能力强,且无需先验的理论公式和专家知识,相较于传统的建模统计分析方法有更大的应用空间。通过机器学习方法对收集的信息与数据进行深度挖掘并分析其内在联系,有助于提升盾构隧道工程建设的效率和安全保障水平。本文简述了机器学习方法的基本原理,总结和分析了其在盾构工程中的应用研究状况,综述了基于机器学习的盾构设备状态分析、盾构设备性能预测、围岩参数反演、地表变形预测和隧道病害诊断等五个主要方面的进展,并归纳了当前研究的不足。最后,分析与展望了盾构隧道工程朝智能化方向发展需重点攻克的难题。

      • 1
    • 季节性冻土区能量桩位移变化规律研究

      王成龙, 彭宸, 丁选明, 陈志雄

      能量桩是一种既可以与土体进行能量交换,又可以承担上部荷载的新型桩基结构形式。而在季节性冻土地区中,上部土层冻结,下部土层未冻结。由温度变化引起的桩体自身变形以及土体的冻胀融沉引发的桩体位移是能量桩在季节性冻土地区推广过程中亟待解决的主要问题。针对季节性冻土地区土体温度分布特点,将土体分为冻结层和非冻结层分别开展模型试验进行研究,测得冻结层和非冻结层中能量桩多次温度循环后的桩-土温度分布,桩周土体孔隙水压力及桩体沉降变形的变化规律。研究结果表明:在非冻结土层中,多次循环制冷后会桩顶产生不可逆的沉降位移,5次制冷循环之后,桩顶沉降达到了0.95% D(D为桩体直径),且桩体沉降未达到稳定;在冻结层中,能量桩在制热过程中会发生桩体融沉现象,在恢复过程中会发生桩体冻胀现象,融沉导致的沉降位移随着循环次数的增加逐渐减小,在第3轮制热循环后消失。第1、2和3轮的融沉位移分别为5.9% D、0.93% D、0.11 D%。每轮循环过程中,冻胀引起的上升位移虽逐轮减小,但在5轮循环之后依旧存在,且冻胀引发的总位移呈阶梯状上升,桩体最终产生上升位移,并达到3.8 D%。

      • 1
    • 基于多种群遗传算法的钢框架结构优化设计

      周俊文, 刘界鹏

      传统基于力学分析软件的结构设计方法存在着效率低下、依靠专家经验等局限性,采用智能算法能够实现高效的对结构的自动优化设计能够有效改善此类问题。然而由于随机搜索特征,优化结果和收敛性高度依赖于算法的参数设置,需要通过试算来确定其合理取值,该方法会造成优化效率低、计算量大等,因此,本文引入多种群协作和信息共享机制来改善此类问题并研究其在结构优化设计中的适用性。本文通过MSC.Marc软件建立了钢框架结构的有限元模型,采用底部剪力法将地震作用等效为水平荷载施加到结构上,搭建了有限元软件与智能算法的自动优化过程,以结构的总体材料用量最低为目标,考虑了层间位移角、应力比、构件稳定性和宽厚比等多种约束条件,以遗传算法为基础,通过适应度尺度变换、基于方向的交叉算子、非均匀变异算子、自适应概率、精英保留策略、重复项替代机制、基于约束的策略对其进行了改进,引入多种群思想,对比了多种算法优化结果的差异。研究结果表明:基于多种群的遗传算法能够有效改善优化结果对算法参数的依赖性,提高结构优化设计的效率。

      • 1
    • 加筋土桥台柔性复合结构设计方法研究

      赵建斌, 白晓红, 郑俊杰, 谢明星

      加筋土桥台柔性复合结构(简称“GRS-IBS”)作为加筋土的一种改进技术,可有效控制路-桥过渡段差异沉降以减少“桥头跳车”现象的发生。但由于其设计方法仍不完善,目前GRS-IBS结构多参照加筋土挡墙进行设计。本文基于山西省晋城市太行一号风景道K43+175处工程背景,借鉴国内外相关规范或标准开展GRS-IBS结构设计,并采用FLAC3D建立有限差分数值模型进行数值模拟,分别对桥台变形、筋材和墙面板受力状况进行分析验算以保证设计方法的合理性和工程结构安全。研究结果表明:由于与传统加筋土挡墙在结构形式和承载方式上的差异,GRS-IBS结构设计除需进行结构内部和外部稳定性验算外,还需采用FHWA提供的计算公式对结构承载力进行验算,筋材拉力验算同样建议采用FHWA推荐的计算公式;采用现浇混凝土墙面板的GRS-IBS结构能够满足相关规范中对路桥过渡段不均匀沉降控制的技术要求,但为保证工程结构安全,需对墙面板顶部进行局部加强设计;GRS-IBS结构墙面板最大拉应力位于桥台中部偏下位置,建议在现浇混凝土墙面板受拉一侧配置一定数量的钢筋分担部分拉应力,以避免墙面板混凝土材料的开裂破坏。

      • 1
    • 机械力作用对岩土固化用固废基胶凝材料性能的影响

      周永祥, 刘倩, 王祖琦, 郝彤, 冷发光

      摘 要:利用稻壳灰、CFB脱硫灰、钢渣协同制备一种低碳水硬性无机胶凝材料,可替代水泥用于岩土固化。为提高这种胶凝材料的活性及其他性能,研究机械力作用下固废基胶凝材料的性能变化及其机理。研究表明:随着粉磨时间增加,固废基胶凝材料的粒度分布曲线由多峰分布转变为单峰分布,标准稠度用水量减少,凝结时间缩短;水化诱导期的结束时间和第二放热峰出现时间明显提前,累积放热量增加;砂浆试件的早期抗压强度和自收缩显著增加;采用固废基胶凝材料制备流态固化土,其初始流动扩展度随粉磨时间增加而增加,经时损失加快;机械力激发对固化土的早期强度影响不显著,后期强度则呈现先增加后降低的趋势。采用固废基胶凝材料制备流态固化土,能够满足一般回填工程的强度要求。

      • 1
    • 基于M-Unet的混凝土裂缝实时分割算法

      孟庆成, 李明健, 万达, 胡垒, 吴浩杰, 齐欣

      针对主流深度学习裂缝分割算法消耗大量计算资源、以及传统图像处理方法检测精度低、丢失裂缝特征等问题。为了实现对混凝土裂缝的实时检测和在像素级水平上分割裂缝,提出一种基于轻量级卷积神经络M-Unet的裂缝语义分割模型,首先对MobileNet_V2轻量网络进行改进,修剪其网络结构并优化激活函数,再将改进的MobileNet_V2替换U-Net参数量巨大的编码器部分,以实现模型的轻量化并提升裂缝的分割效果。构建包含5160张裂缝图像的SegCracks数据集对提出方法进行验证,实验结果表明:优化后的M-Unet裂缝分割效果优于U-Net、FCN8和SegNet等主流分割网络和传统图像处理技术,获得的IoU_Score为96.10%,F1_Score为97.99%。与改进前U-Net相比,M-Unet权重文件大小减少了7%,迭代一轮时间和预测时间分别缩短63.3%和68.6%,IoU_Score和F1_Score分别提升了5.79%和3.14%,并在不同开源数据集上的交叉验证效果良好,表明提出的网络具有精度高、鲁棒性好和泛化能力强等优点,以期为混凝土裂缝的实时分割提供新的技术手段。

      • 1
    • 潮湿环境砂岩质石窟岩体微生物加固补配修复试验研究

      刘汉龙, 韩绍康, 陈卉丽, 仉文岗, 蒋思维, 杨阳, 肖杨, 成亮

      微生物加固是一门将微生物的矿化过程应用于岩土工程的新型生物介导岩土加固技术,对改善土体的强度、渗透性等基本性质具有显著效果

      • 1
    • 阳离子半径对电化学法加固软黏土效果影响试验研究

      吴建奇, 周晨阳, 袁国辉, 符洪涛, 陶建伟

      在电化学加固法中,注浆试剂种类一直是主要研究问题之一。为了研究注浆试剂中的阳离子半径对电化学法加固软土地基效果的影响,以同价位不同半径的Ca2+、Mg2+、Cu2+为研究对象,进行电渗固结试验研究,对试验过程中的电流、排水量、有效电势、电渗透系数变化及试验后的含水率与抗剪强度分布进行分析,并结合SEM扫描电镜,深入探究不同阳离子对电化学加固效果的影响。研究表明:相比传统电渗法,电化学加固法能有效缩短处理时间,提升电渗处理效果;在电化学法中提高注入试剂中阳离子的离子半径,对土体的导电性与电渗透系数及处理后的土体抗剪强度均有明显的提升,其中,钙离子的加固效果最好,试验后的土体SEM微观图像也表明,钙离子处理后土体密实程度更高。

      • 1
    • 循环荷载下软黏土阻尼比特性及其简化计算方法

      魏子航, Salman Hassan, 朱义欢, 王涛, 邓永锋

      土体的阻尼比是土层动力分析和评价必不可少的重要动力性参数,但滞回曲线具有多样性和复杂性,利用规范法计算阻尼比时因数据量过多导致数据的筛选和整理困难,适当地对滞回曲线进行简化有助于快速处理和分析试验数据。本研究为研究南京地区长江漫滩淤泥质粉质黏土在地铁列车循环荷载作用下阻尼比的变化和特性,对土体进行了动三轴试验,分析了土体的阻尼比在不同固结围压和动荷载幅值下的变化过程,并根据土体动应力-应变滞回曲线的几何特征和循环荷载的物理意义,采用多个循环次数作为一个代表性循环单元的思路对阻尼比进行简化计算。结果表明:土体的阻尼比随着动应变的增加呈快速增长-缓慢增长-保持平稳的三阶段发展趋势;随着固结围压的增加,土体的阻尼比逐渐减小;随着动荷载幅值的增大,土体的阻尼比增加。简化方法中,随着代表性循环单元的循环次数的增加,阻尼比减小,该方法具有一定的实用性,能减少数据处理和后续计算量。

      • 1
    • 表面处理污泥渣料磨细粉体活性激发及其机理

      成 伟, 高 琦, 张宇驰, 巴明芳, 初汉增

      为了更好地提高掺加表面处理污泥与建筑渣土高温烧结渣料磨细粉(简称磨细粉)的火山灰活性,研究了Ca(OH)2对掺加磨细粉硅酸盐水泥基材料的力学性能、微细观结构特征及重金属浸出行为的影响及机理。结果表明:Ca(OH)2掺量为水泥基材料中胶凝材料总质量的0.8%时,掺加磨细粉水泥基材料力学性能较优,在7d、28d、60d时抗折强度较基准组分别提高23.5%、9.3%、7.8%;微细观测试结果表明,少量的Ca(OH)2能增大水泥基材料硬化浆体的比表面积,增加水化产物数量,提高硬化浆体结构密实性,但Ca(OH)2含量超过胶凝材料总质量的0.8%之后,对水泥基材料硬化体结构和性能则会产生负面效应。研究还发现,掺加占胶凝材料总质量为0.8%Ca(OH)2能有效降低掺加磨细粉水泥基材料中有害重金属的浸出浓度,其中Cu、Ni、Zn浸出率比基准组分别降低了17.5%、13%、40.8%,可以更好地确保掺加磨细粉水泥基材料中有害重金属Cu、Ni、Zn和Cr的浸出值均低于《水泥窑协同处置固体废弃物技术规范》GB30760-2014中规定的浸出浓度限值。

      • 1
    • 仿生牙根桩承载性能透明土模型试验研究

      宗梓煦, 郑鹏, 邓泽田, 仉文岗, 王鲁琦

      基于仿生学原理首次提出一种模仿哺乳动物下颌磨牙的仿生牙根桩。仿生牙根桩的承载性能和沉桩时挤土效应不同于传统底部截面为圆形的锥形或平底桩。为探究其承载特性以及沉桩过程中的桩–土作用,先采用DEM离散元方法进行数值模拟,发现仿生牙根桩能大幅提高桩底承载力,但易引起土体应力集中。基于数值模拟结果进行模型试验,采用基于透明土模型试验的粒子图像测速技术(PIV),利用沉桩加载仪和CCD高速工业相机连续拍摄沉桩加载过程中桩周土体在线性激光器下产生的散斑场,得到整个土体速度场和位移场。分别进行普通锥形桩和仿生牙根桩的沉桩试验,结果表明:与普通锥形桩相比,仿生牙根桩对竖向荷载的承载能力更优,引发的桩身拖曳效应与竖向土体位移更加显著,且在桩中心内凹不太大时,引发的土体横向位移较小。

      • 1
    • 基于数字孪生装配式钢节点混凝土框架结构建造技术研究

      张健新, 翟越洋, 赵茜娅

      新型装配式钢节点混凝土框架结构相较于传统现浇框架结构建造更快速,但新型框架钢连接节点处存在应力突变,因此有必要采用基于数字孪生的手段监测该实际工程结构的施工过程,获得钢节点对结构性能的影响。论文基于BIM、有限元和传感器等技术搭建了基于数字孪生的新型装配式钢节点混凝土框架结构的智能建造框架,从物理数据收集、虚拟模型建立、模型信息交互三个方面提出基于数字孪生的建筑结构智能建造实现方法。在新型装配式钢节点混凝土框架实际工程的智能建造阶段,采用传感器技术实现了工程中关键点数据的实时监测,并将其与BIM和有限元数据进行比较,进一步调整与修正物理模型中的框架结构受力情况,最终实现了装配式钢节点混凝土框架的数字孪生模型的建立和应用。研究表明该数字孪生模型能够有效对新型装配式钢节点混凝土框架结构进行实时监测,实现基于传感器网络和时空参数分析的危险点预测,有效减小资源消耗,为后续该结构的应用提供有效数据信息。

      • 1
    • 基于DEM-MFBD方法的有砟轨道路基不均匀沉降影响分析

      余翠英, 雷红博, 罗文俊, 马斌

      针对有砟轨道路基不均匀沉降现象,开展有砟轨道结构整体变形分析。基于离散元-多柔性体动力学耦合方法(DEM-MFBD),简历了一种简化的2.5维有砟轨道耦合模型,并将其用于有砟轨道细观力学特性研究。基于此耦合模型特性,提出了荷载及刚度折减方法,对不同路基沉降波长、幅值下有砟轨道结构整体受力变形进行了计算分析,在此基础上,研究了路基不均匀沉降对轨枕空吊的影响规律。研究结果表明:路基沉降幅值和波长的增加均导致轨道不平顺明显增大,并促使道床应力集中位置外扩;钢轨沉降面积与路基沉降面积的比值(S1/S0)可以反映轨枕空吊情况;发现路基沉降幅值为10mm~15mm时引起轨枕空吊,建议沉降限值不超过10mm,以便工务部门控制轨枕空吊和轨道不平顺等病害。

      • 1
    • 均质黏性土中静压沉桩桩土界面孔压增量及有效土压室内试验研究

      王永洪, 张腾, 张明义, 吴江斌, 徐泽强, 银吉超, 魏家斌

      研究饱和黏性土中静压沉桩引起的桩土界面孔压增量及有效径向应力的变化规律,对工程实践具有重要意义。利用自制的大比例模型试验系统,通过双壁开口和闭口管桩,实现了开口和闭口桩桩身表面嵌入式安装微型测试元件,得到了考虑孔压增量的桩土界面有效径向应力的变化规律。研究结果表明:入土深度越大,桩土界面孔压增量及有效径向应力越大,闭口桩桩土界面超孔压大于开口桩;桩身上部桩土界面超孔压和有效径向应力小于桩身下部;同一入土深度,随着桩身h/L的增加,桩土界面土压力存在“侧压力退化”的现象;本文特定试验条件下,闭口和开口桩桩土界面超孔压与上覆有效土体自重比值最大值分别是61.2%和52.1%,桩土界面有效径向应力是超孔压的3.76~5.46倍。因此,桩土界面超孔压和有效径向应力与桩身h/L位置有关,试验结果可供静压桩施工和承载力确定提供参考。

      • 1
    • 剪力墙结构智能化生成式设计方法:从数据驱动到物理增强

      廖文杰, 陆新征, 黄羽立, 赵鹏举, 费一凡, 郑哲

      建筑结构的智能化方案设计是智能建造的重要内容。既有研究提出了基于深度神经网络的剪力墙结构生成式设计方法框架、智能设计算法、设计性能评价方法等,完成了从数据驱动到物理增强的智能化设计方法的发展。但是,尚未有相关研究针对数据驱动和物理增强方法进行不同设计条件下的设计能力详细对比,并且基于计算机视觉的评价与基于力学性能的评价方法尚未有明确的关系,难以有效保证计算机视觉评价方法的合理性。本研究基于深度生成式算法对比和算例分析,开展了数据驱动和物理增强数据驱动方法的详细对比;并进一步验证了基于计算机视觉评价与基于力学分析评价方法的正相关性。结果证明了数据驱动的方法易受到数据质量与数量的约束,而物理增强数据驱动的方法设计性能更加稳定,基本摆脱数据质量和数量的约束;基于计算机视觉的综合评价指标SCV的合理性阈值为0.5,对应力学性能差异约为10%。

      • 1
    • 基于图像分割与轨迹追踪的室内饰面施工进度智能评估方法

      卢昱杰, 仲涛, 魏伟, 陈隽

      施工进度是工程项目管理的关键组成部分,传统的进度管理多依靠人工巡检,耗时费力且无法保障进度评估的时效性。为了实现施工进度的自动化、高效化监管,本文针对室内施工湿作业铺贴场景提出一套智能化进度追踪与评估框架,基于改进的Mask R-CNN深度学习框架自动提取室内墙面和地面的瓷砖铺贴进度,基于相机轨迹追踪算法将进度识别结果映射至BIM可视化模型,为施工数字孪生奠定基础。本文在上海市某高层建筑项目中进行了实例研究,实现了施工图像的高精度分割,验证了研究框架的可行性。本研究为室内连续空间施工进度的自动化追踪和施工进度无人化监管提供理论价值和实践参考。

      • 1
    • 好氧颗粒污泥处理纺织印染废水的研究进展

      翟俊, 陈茸茸, 金静, 刘文博

      纺织印染废水成分复杂,含有大量染料、重金属等有毒难降解污染物,是最难处理的工业废水之一。传统的生物处理法耐毒性差、处理负荷低、受外部环境影响等存在一定的局限性,难以高效处理该类废水。而好氧颗粒污泥(AGS)的胞外聚合物含量高,含有大量氨基、羧基等官能团,此外其具有不同氧化还原微环境,能够有效吸附、降解污染物。但AGS对印染废水中重金属的去除仍存在局限性,对染料的脱色和矿化效率仍然有较大提升空间。针对纺织印染废水的污染物特性,总结并论述了好氧颗粒污泥技术的优点以及对废水中重金属、偶氮染料的去除机理;综述了好氧颗粒污泥处理模拟、实际纺织印染废水的研究进展,并对运行方式进行总结分析。基于重金属离子去除存在局限性、染料降解不够彻底、实际废水的复杂性等各种问题,展望了发展方向,以期为今后好氧颗粒污泥高效处理纺织印染废水的研究提供参考。

      • 1
    • 免曝气混合填料反应器处理生活污水性能研究

      陈申良, 郭其艺, 成 亮, 黎启明, 庄 琛, 张超群, 杨 阳

      本研究采用沸石+塑料混合填料为载体构建固定床生物膜反应器,周期性进水(厌氧)-排水(好氧)富集培养聚糖菌(GAOs),结合沸石颗粒吸附作用实现厌氧条件下COD和氮氨的去除。在进水COD和氨氮浓度分别为508±19和40±3 mg·L-1,HRT为12h(厌氧6 h和好氧6 h)的运行条件下,单级反应器COD、氨氮和总氮去除率分别为89.2%、57.5%和57.5%。双级反应器条件下COD、氨氮和总氮的平均去除率分别为93.1%、84.9%和70.8%。缩短50% HRT(厌氧/缺氧3h+好氧3h),双级反应器总氮去除率提升到81.7%。16Sr RNA高通量测序结果显示,聚糖菌Candidatus Competibacter的相对丰度在塑料填料表面上升了30.43倍(0.46%→14%),而在沸石颗粒表面的相对丰度上升了14.35倍(0.46%→6.60%),表明塑料填料表面更有利于聚糖菌的富集。本研究为免曝气条件下COD和TN的高效去除提供参考。

      • 1
    • 三株高效除磷细菌的分离鉴定及磷去除途径分析

      王雨, 金鹏康, 任童, 石烜, 金鑫

      本研究从稳定运行的厌氧/好氧/缺氧序批式反应器(A/O/A-SBR)中筛选分离得到了3株高效除磷细菌,通过形态观察、生理生化试验以及16S rRNA基因序列分析进行物种分析,确定3株细菌分别为不动杆菌属(Acinetobacter)、克雷伯菌属(Klebsiella)和肠杆菌属(Enterobacter),NCBI保存登录号分别为OL519151、OL519152、OL519153。以pH值、温度以及碳源种类作为影响因子,分析细菌生长和磷去除效率,同时分析无机磷和有机磷在细菌胞内、溶解性微生物产物(SMP)以及胞外聚合物(EPS)中的分布转化规律。结果表明:在最佳环境条件下Acinetobacter sp. PK01、Klebsiella sp. PK02和Enterobacter sp. PK03菌株的最高除磷效率分别达到了89.4%、85.43%和76.95%。其中,Acinetobacter对环境中的磷去除主要依靠吸收胞外无机磷,并以多聚磷酸盐的形式储存于体内,该途径去除了基质中54.93%的磷;Klebsiella对环境中的磷去除主要依靠EPS合成和吸附作用,该途径去除了基质中47.18%的磷;Enterobacter主要依靠多聚磷酸盐和EPS的合成作用,去除了基质中48.32%的磷。

      • 1
    • 输电铁塔角钢无损加固分析与计算方法

      张亮, 唐亚可, 田利, 牛凯, 裴浩威, 杨萌, 孟祥瑞

      对于运行时间较长或有扩容改建要求的服役输电铁塔,部分构件承载力不足导致输电铁塔无法满足更高的设计要求,因此有必要通过开展角钢构件加固措施研究,来有效提升输电塔的承载性能。以输电铁塔中典型角钢为研究对象,提出了输电铁塔无损加固方法,该方法采用螺栓与夹具将原构件和加固构件形成组合加固构件,该组合构件不需要对原构件造成损伤,且结构简单和应用性强;建立了组合构件精细化数值模型,研究了原构件长细比、夹具间距(数量)、钢材特性对组合构件加固效果的影响规律,推导了组合构件受压承载力计算方法。研究结果表明:提出的加固方法效果显著,加固水平最高达到56.34%;原构件长细比对组合构件提升水平影响明显,组合构件提升效果随着原构件长细比增加而逐渐显著;当夹具数量为奇数个且夹具间距小于750mm时,组合构件的加固效果最佳;加固构件的钢材特性对组合构件受压承载力和延性影响较小;提出的组合构件受压承载力计算方法与有限元模拟吻合良好,可以为输电铁塔角钢无损加固设计提供参考。

      • 1
    • 考虑灌浆料龄期的钢筋-金属波纹管浆锚连接锚固性能试验研究

      郭家旭, 胡少伟, 齐浩, 聂影, 陶修, 赵轩, 罗李鹏

      为研究钢筋-金属波纹管浆锚连接的锚固性能,本研究设计制作了18组连接件,并完成拉拔试验。基于试验结果研究了钢筋锚固长度la、灌浆料龄期T与螺旋箍筋约束对浆锚连接锚固性能的影响。试验结果表明,所有锚固钢筋均经历完整的弹性阶段与屈服阶段,最终试件表现为钢筋黏结滑移破坏、钢筋拉断两种破坏形式。当灌浆料龄期T=3d时,试件均发生黏结滑移破坏;当灌浆料龄期T=7d且锚固长度la≥13d时,试件均出现钢筋断裂破坏;当灌浆料龄期T=28d时,无配箍试件锚固长度la=7d时、配箍试件la=5d时出现钢筋断裂破坏。提高钢筋锚固长度、灌浆料龄期与配置螺旋箍筋约束,有利于试件的极限强度提高并趋近钢筋实验抗拉强度,并显著降低钢筋的弹性阶段滑移量,提高初始刚度,提升试件的锚固性能。实际工程中,当孔径比不小于2.6时,为确保3天与7天锚固性能,锚固长度应大于13d;为确保正常工作中钢筋充分发挥其力学性能,锚固长度应不小于7d,宜大于10d。

      • 1
    • 不同尺度纤维复合增强水泥基材料抗氯离子渗透性能研究

      张勤, 解雨璇, 顾仁杰, 梁熙, 张正

      为研究不同尺度纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能,对单掺和复掺碳酸钙晶须、PVA纤维的水泥基材料分别进行电通量试验、电镜扫描观测基本力学性能试验,分析不同纤维尺度、掺量及复合比例对水泥基材料抗氯离子渗透性能和基本力学性能的影响规律,并基于试验结果给出多纤维复合增强水泥基材料的氯离子侵蚀深度计算模型。结果表明,不同尺度纤维可在不同结构层次上发挥对水泥基材料的增强作用,使得多纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能明显优于单一纤维增强水泥基材料;多纤维复合材料的抗压强度与氯离子侵蚀深度及电通量大致呈反比例关系;当复合材料的抗压强度提高13.6%时,其氯离子侵蚀深度和总电通量则可分别降低39.1%和44.7%;所建立的氯离子侵蚀深度计算模型,可用于多纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透和侵蚀性能评估。

      • 1
    • 土豆脲酶的提取及基于EICP技术对风积沙的改良

      褚文杰, 李驰, 武慧敏, 高瑜, 郑利

      基于酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术使用植物脲酶对沙漠风积沙进行改良加固。为寻求价格低廉和操作简单的脲酶提取方法,实验以土豆为原材料,采用去离子水、甘油水溶液和乙醇水溶液作为提取液,通过破碎冷藏及高速离心的方法将土豆中的植物脲酶进行分离提取,以研究不同提取液对于脲酶提取效果的影响;并利用土豆脲酶液基于EICP技术对风积沙做改良处理,研究结果显示,3种提取液种效果最优的是乙醇溶液,当固液比为1:6和乙醇溶液浓度为30%时,脲酶活性值最高且提取效果最佳。在风积沙改良实验中,试件表面形成了坚硬的结皮层并具有较高的抗压强度,且随着浸泡脲酶次数的增加,无侧限抗压强度也逐渐增强。此研究成果对于沙漠地区的防风固沙工程具有较好的参考意义。

      • 1
    • 软土地层盾构掘进模型试验研究

      张子新, 李小昌, 李佳宇

      针对软土地层盾构掘进周围土体稳定性问题,自主研制了TJ-TBM2015多功能微型隧道掘进试验平台,通过改变外壳直径以模拟地层损失,采用动力控制系统,微型隧道掘进机可以实现盾构隧道的连续动态机械开挖。基于试验平台进行了地表无超载(C1)、地表有局部超载(C2)和隧道临近穿越群桩基础(C3)三种工况的盾构隧道掘进试验,通过传感器监测不同工况掘进过程中地表沉降变形和隧道周围土体的应力变化,研究土体的稳定性特征,并进行横向对比分析。研究表明,隧道开挖引起的土体应力重分布主要发生在隧道中心1倍直径范围内,超载会造成其所在位置附近地表沉降增大,群桩基础对地层起到了一定的加固和隔离作用。

      • 1
    • 渗流力和结构面水弱化作用下的裂隙岩体边坡块体稳定性研究

      王惠栋, 段秦生, 宋锋锋, 璩臻

      裂隙岩体渗流是影响岩体稳定性的重要因素之一。裂隙中的流体流动不仅会产生渗流力,而且会降低裂隙面的强度。二者共同作用,致使边坡失稳、隧道塌方等事故频发。为揭示渗流作用对裂隙岩体块体稳定性的作用机理,本研究基于关键块体理论,提出了一种同时考虑渗流力和结构面水弱化作用的稳定性分析方法。其中,渗流力基于渗流理论和统一管网法计算,结构面水弱化根据经验公式确定。以某岩质边坡为例,采用该方法对边坡在渗流作用下的块体稳定性影响开展相关研究。研究结果表明,渗流力与结构面水弱化作用对裂隙岩体边坡稳定性的作用方式不同,渗流力会改变块体的抗滑力和滑动力,因此渗流力对块体稳定性的影响较为复杂,包括改变块体的稳定状态,滑移面,运动形式;结构面水弱化只降低块体的抗滑力,进而降低块体的稳定性,不改变失稳块体的失稳形式。此外,对于裂隙边坡工程,通常存在一个最危险渗流压力值。研究成果可为渗流作用下裂隙岩体的稳定性研究提供理论支持。

      • 1
    • 元宇宙技术发展综述及其在建筑领域的应用展望

      杨健, 张安山, 庞博, 张凯, 鲍朱杰, 李佳潼, 王斐亮

      新冠疫情的爆发使得人们的活动越来越多向线上转移,元宇宙概念热潮的出现使得基于虚拟数字世界的生产生活模式越来越多地受到人们关注。目前,元宇宙概念已经在教育、商业、工业等领域有所应用。随着建筑信息化数字化技术的广泛应用,建筑行业智能化水平不断提高,虚拟数字技术在建筑行业发展中扮演者越来越重要的角色。本文对元宇宙概念的最新发展和应用进行了介绍,重点阐述了元宇宙与建筑信息化技术的关系以及元宇宙在建筑领域的潜在应用。文献分析结果表明元宇宙的发展依赖于拓展现实、数字孪生、区块链等既有数字化技术的集成。在建筑领域,元宇宙作为一种新技术,将为建筑领域的生产方式带来新的改变,同时也可能催生新的产业模式。

      • 1
    • 装配式建筑预制混凝土构件布局优化

      王淑嫱, 阮浩, 邹贻权, 刘苗苗

      针对预制混凝土构件生产过程中模台利用率低的问题,提出一种高效的构件布局定序和定位优化方法。首先充分考虑构件生产过程中模台、模具、构件布局尺寸、操作空间等实际约束限制,以构件占用模台总长度最短为目标,建立基于最低水平线排布算法的数学模型;其次应用改进灰狼算法确定构件排布顺序,通过构件类型、尺寸信息、约束条件等对待排构件进行编码,并设置追随系数和自由系数控制灰狼算法的收敛速度和收敛范围,经过多次优化迭代得出最优布局方案。通过实证分析,本方法能够在较短时间内取得较好的优化效果,模台利用率显著提高,检验了方法的有效性和可行性。

      • 1
    • 考虑腐蚀作用的钢框架结构连续性倒塌分析

      黄莺, 李嘉晨, 朱彦飞, 潘柳景泰, 杜树

      为研究环境侵蚀作用下钢框架的连续性倒塌行为,建立了钢结构腐蚀模型以预测构件截面面积和力学性能随服役时间的退化情况,以一栋处于Ⅲ级大气腐蚀环境中的多层钢框架为研究对象,在寿命周期内不同阶段对其进行Pushdown分析。结果表明:腐蚀会导致钢框架的承载力和延性发生退化,其中延性的劣化更明显。通过灵敏度分析得到不同材料参数对结构抗连续性倒塌指标的影响,其中承载力指标的退化主要归因于材料强度的降低和构件截面面积的减少,断裂应变的退化则直接导致延性指标下降。最后,基于回归分析得到结构抗倒塌指标随体积损失率的退化规律。

      • 1
    • 玄武岩纤维橡胶混凝土抗冲磨性能研究

      李双喜

      研究了粒状、针状、粉状橡胶对混凝土抗冲磨性能的影响,在粒状橡胶混凝土基础上掺玄武岩纤维,研究纤维橡胶复合时混凝土的抗冲磨性能,结合SEM观察微观形貌并分析其抗冲磨增强机理,运用分形维数表征混凝土磨损过程的形貌变化情况,并讨论了分形维数与磨损程度的关系。结果表明:分别掺15%的粒状、针状与粉状橡胶时,混凝土的抗冲磨强度提高了140.24%、157.96%、83.88%;当玄武岩纤维掺量为0.1%时,粒状橡胶混凝土抗冲磨强度提高了11.63%,纤维和橡胶能在不同层面上发挥作用,共同增强抗冲磨性能;混凝土磨损程度可用分形维数表征,随着时间的增加,混凝土磨损越严重,分形维数越大,得到了分形维数与质量损失率和体积损失率的关系,并建立了曲线方程。

      • 1
    • 稻草纤维增强泡沫混凝土物理力学性能试验研究

      王秀丽, 潘旭宾, 吴征

      为了研究稻草纤维增强泡沫混凝土的性能,以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,硅灰、偏高岭土和粉煤灰为辅助胶凝材料,稻草纤维为增强材料,采用物理发泡法制备了纤维增强泡沫混凝土。通过全因子试验,研究了在不同水胶比和发泡剂掺量下,稻草纤维掺量对泡沫混凝土的密度、吸水率、抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和抗冻性能的影响。结果表明:对于不同水胶比和发泡剂掺量,泡沫混凝土的密度、抗压强度和劈裂抗拉强度均随纤维掺量的增加呈现出先增加后降低的变化规律;抗压强度随密度增加呈幂函数增加关系;劈裂抗拉强度随抗压强的增加呈指数函数增加关系;当水胶比为0.45时,抗折强度随纤维掺量的增加先增加后降低。当水胶比为0.50时,抗折强度随纤维掺量的增加而增加;纤维的掺入增加了泡沫混凝土的泡孔尺寸和吸水率,降低了其抗冻性能。

      • 1
    • 高压条件下石英砂中的静力触探试验及大变形模拟

      孔壮壮, 王栋, 张民生, 裴会敏

      当在深部土层中进行原位试验时,以往针对中低应力水平的数据解译公式不再适用。本文利用自行研制的高压标定罐,变化围压水平,进行不同密实度石英砂中的静力触探试验。同时基于任意拉格朗日–欧拉格式的大变形有限元方法,模拟静力触探仪的完整贯入过程,大变形模拟中采用修正摩尔–库伦模型描述砂土的内摩擦角和剪胀角随累积塑性剪应变的变化。提出了修正弯曲元试验结果以确定剪切模量的方法。标定罐试验和大变形有限元方法结果能够很好地相互验证,在此基础上,建立了高应力条件下静力触探锥尖阻力与砂土相对密实度之间的关系。

      • 1
    • 含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验

      吴曙光, 毛振南, 潘林, 薛尚铃

      本文对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展了振动台模型试验,研究了预应力锚索、建筑桩基和边坡坡顶加速度的动力响应规律。结果表明,预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值,且上排锚索受力大于下排锚索,随着地震幅值的增大,最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用;建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度,且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基;坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大,但在WenChuan-WoLong波(0.55g)和Sin波(0.4g)工况时,各点峰值加速度相对有所下降,随着地震波幅值增大,各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化,而是表现为先减小后增大波动变化特点。

      • 1
    • 微波消解法提取定量复杂土壤介质微塑料

      何欢, 殷婷, 黄斌, 刘坤乾, 黄海游, 潘学军

      随着大规模塑料制品的使用,土壤环境中微塑料含量不断增加,土壤中微塑料的污染问题已引起了广泛的关注.目前,缺乏标准化的检测和定量方法是阻碍评估其对土壤环境生态风险的主要因素.复杂土壤介质中微塑料的检测方法仍然没有同质化,这严重影响了以往研究结果的可比性和可靠性.本研究采用微波消解法通过优选微波消解最佳操作条件(酸体系和升温程序及加酸量),尝试从复杂土壤介质中一次性提取微塑料.结果表明采用15mL HCl+5mL HNO3+3mL HF的酸体系可将0.1g的土壤完全消解并从中提取出微塑料.而且在加标实验中,发现六种微塑料聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)提取效率分别为126%、146%、51%、85%、96%、162%. PS、PE、PP塑料消解后质量均变重,可能是因为酸与微塑料发生了物理化学反应,使其表面性质发生改变,从而导致消解后微塑料的孔隙度增大,对金属或有机物吸附能力增强;在该条件下PET、PVC的提取效率较好,可达到90%以上.通过对塑料表面形貌的分析发现,所有方法中塑料颗粒都有降解的迹象,但通过分析傅里叶红外光谱(FTIR)结果发现消解过程不影响塑料种类的识别.目前的方法还只适用于定性和初步定量分析,完全定量还需要进一步探索.

      • 1
    • 基于数字孪生的智能运维理论体系与实现方法

      刘占省, 史国梁, 杜修力, 焦泽栋

      在建筑行业转型升级的背景下,针对大型建筑运维过程管理效率低、各类运维事件决策分析精度不足、智能化程度有待提高等问题,本研究提出了基于数字孪生的智能运维理论体系与实现方法。首先总结归纳了大型建筑智能运维所需采集的信息,分析了智能运维亟待解决的问题,将智能感知技术融合于数字孪生提出了智能运维运行机理,并形成了针对大型建筑的智能运维架构体系与多维多尺度的孪生模型。在理论体系的驱动下,探索了建筑智能运维的实现方法。其中包含了智能运维全要素信息的采集与传输、智能运维孪生体的构建与运行、智能运维孪生数据的管理机制及智能运维平台的架构。在智能运维理论体系和实现方法的指导下,形成了智能运维平台,并应用于某大型建筑工程的运维管理。通过考虑运维管理过程中的虚实交互与时空演化,初步验证了数字孪生在提高运维管理的智能化程度方面的有效性。

      • 1
    • 碳化高温再生混凝土受压声发射特性与损伤演化

      崔正龙, 孙万吉, 费海超, 李正元

      试验基于碳化后不同温度梯度(常温20℃,中低温200℃及中高温400℃)下C30再生混凝土(质量分数取代率0%、100%),采用声发射特征参数来描述再生混凝土在轴心受压过程中的损伤演化规律。试验结果表明,通过对声发射损伤定位、累计撞击计数与能量计数分析,可实现再生混凝土轴心受压破坏从初始损伤到微裂缝演变,再到宏观裂缝扩展,最终到试件破坏的全过程动态监测,再生混凝土与对比用普通混凝土试件,加载过程中损伤点的密集集中位置与试件最终破坏位置相符;随着温度梯度增加,普通混凝土与再生混凝土均呈现初始损伤增大,声发射参数增大,应力减小;基于声发射累计撞击计数建立的混凝土损伤模型可用于分析碳化高温再生混凝土轴心受压损伤演化规律。

      • 1
    • 深厚强透水含水层地铁基坑地下水控制方案综合比选方法

      曹成勇, 彭远胜

      针对深厚强透水含水层地铁基坑地下水控制方案比选问题,本文联合运用层次分析法、模糊综合评价法以及数值计算方法,提出了深厚强透水含水层地铁基坑地下水控制方法定性与定量化比选流程框架,建立了强透水地层地铁基坑地下水控制方案综合比选方法。以福州水部地铁车站基坑为例,采用建立的比选方法,对5种不同基坑地下水控制方案(敞开式降水、落底式止水帷幕、深层水平封底帷幕、悬挂式帷幕降水以及水下开挖)进行了定性评估分析,结果表明悬挂式帷幕降水方案为该车站基坑地下水控制最优方案。随后,采用数值模拟方法,分析得到了基坑降水引发周边建筑范围内的沉降值在12–23 mm 范围,由此表明42 m悬挂式止水帷幕能有效地控制基坑降水引发的地表沉降。该方法为强透水含水层地铁基坑工程地下水控制比选设计提供了解决思路。

      • 1
    • 强电场作用下早龄期混凝土氯离子迁移特征

      金立兵, 王培胜, 毛江鸿, 樊玮洁, 何建明

      电化学技术可有效降低混凝土结构中的有害氯离子,降低混凝土结构耐久性失效风险。本文采用强电场的方式对混凝土结构进行电化学除氯,并在不同的混凝土养护期介入强电场作用,以探索可在短时间内大幅降低氯离子浓度的目的。研究结果表明:早龄期介入强电场作用可显著提高除氯效率,达到相同除氯效果时的作业时间约为传统电化学方法的1/300;氯离子分布特征表明,自由氯离子分布较传统电化学参数作用时更均匀,结合氯离子仍然存在保护层中间堆积现象;强电场作用后进行标准养护,回弹测试结果表明强电场对混凝土的保护层宏观强度无明显影响。本文研究成果为建造期氯离子浓度超标的混凝土结构提供一种早发现早治理的快速降氯方法。

      • 1
    • 大跨度桥梁钢桥面板跨尺度疲劳损伤评估方法

      张宁, 余凯, 崔闯, 张清华

      正交异性钢桥面板的顶板与纵肋焊接构造细节在车辆荷载作用下易产生疲劳损伤导致服役性能降低和影响行车安全。为评估大跨度桥梁钢桥面板疲劳性能,提出了基于细观损伤力学的大跨度钢桥疲劳损伤跨尺度评估方法。首先推导了基于细观损伤力学的钢桥面板疲劳损伤演化模型。在此基础上,结合实测交通数据,实现了基于Monte-Carlo法的随机车流模拟。最后,以一座大跨度三塔斜拉桥为例,对所建立的方法进行应用。研究结果表明,大跨度斜拉桥钢桥面板体系焊缝周围区域的累积疲劳损伤明显高于桥面板体系的其它部位;顶板与纵肋焊接构造细节的疲劳损伤累积呈现明显的非线性,预测的疲劳寿命远小于Miner线性疲劳损伤累积准则的结果。

      • 1
    • 结构型钢纤维对盐-冻融耦合作用下混凝土损伤的影响

      丁一宁, 葛茂林, 刘倩文, 朱昊

      为了探究钢纤维在氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下对混凝土损伤的影响,对多组不同钢纤维掺量的混凝土试件进行了快速盐-冻融循环试验。利用超声波法和激光扫描法分析不同掺量盐-冻融后混凝土损伤的效应,通过分析超声波速变化得到混凝土的盐-冻融损伤度D并建立了D与盐-冻融循环次数n之间的威布尔分布(Weibull distribution);利用混凝土表面的粗糙度来表征混凝土表面损伤,并研究了不同掺量钢纤维混凝土试件表面在盐-冻融循环作用后粗糙度变化率ΔR的作用,以及ΔR与D的函数关系。结果表明:混凝土盐-冻融损伤随着钢纤维掺量的增加而减小;基于超声波法建立的损伤度D与盐-冻融循环次数之间较好地满足两参数威布尔分布,决定系数大于0.95;混凝土试件损伤度D随粗糙度变化率ΔR的变化规律满足指数函数关系,决定系数大于0.80。

      • 1
    • 地铁列车运行诱发地面邻近建筑振动数值研究

      路德春, 高泽军, 孔凡超, 马一丁, 沈晨鹏, 杜修力

      为研究城市地铁运行产生振动波在地面邻近建筑物中的传播规律,进而指导工程实践,本文以地铁沿线邻近建筑为研究对象,参数取值参考实际工程量值范围,建立了地铁列车-轨道-隧道-地层-建筑物整体有限元数值模型,重点研究了地面邻近建筑中同楼层和不同楼层间振动响应的传递分布规律和频谱特性。研究结果表明:地铁运行对建筑的振动激励以中低频1~50Hz为主;房间面积越大,楼板自振频率位于激励荷载优势频段范围越多,越易引起楼板共振;楼板跨中点的振动强度通常大于边角点的振动强度,角点的振动会在低频段1.25~2Hz超过楼板跨中点;三向振动加速度响应随楼层的升高均呈波动性变化。通过多工况的计算,分析了运行车速、隧道埋深和振中距对邻近地铁建筑物振动响应的影响规律。研究结论可为实际地铁工程沿线减振改造和规划提供参考。

      • 1
    • 氮源水平对微藻深度脱氮除磷耦合生物大分子累积的影响及其细胞响应

      丁婵

      比较了普通小球藻、蛋白核小球藻和斜生栅藻在不同氮水平下的生长状况和污水深度脱氮除磷效能,并从生物大分子累积角度解析了氮源水平对微藻脱氮除磷的影响机制。结果表明:硝氮为唯一氮源时微藻生长状况和脱氮除磷效能明显优于以氨氮为唯一氮源的实验组,叶绿素含量也高于氨氮组;各实验组中硝氮浓度越高,藻细胞数量越多,且小球藻细胞增长量明显高于斜生栅藻;7 d内,硝氮浓度≤8 mg.L-1时氮的去除率均能达到98%以上,但氮浓度低的实验组叶绿素含量低。微藻通过调节细胞内大分子物质含量来适应不同的生存环境,在营养受限制的条件下会消耗自身物质以满足生命活动的需要,氮限制条件会引起细胞内脂质积累,证实了氮源水平控制微藻污水深度脱氮除磷耦合生物大分子累积的可行性。。

      • 1
    • 酸性矿山废水S(-II)对含铬和钼施氏矿物溶解与相转变的影响

      郑妍婷, 谢莹莹, 赖鹤鋆, 陈柔君, 唐柳玲

      施氏矿物对酸性矿山废水中重金属的环境行为有着制约的作用,但随着环境条件的改变,施氏矿物可能会溶解并产生相转变,而引起重金属的再次释放。本文采用化学法合成了不同铬、钼含量的重金属负载型施氏矿物,并采用流动柱法探究在还原性S(-II)介导下负载型施氏矿物的溶解与相转变。实验表明淋滤液中重金属和硫离子浓度随着淋洗天数的增加而下降,并随着负载的铬和钼含量的增加而明显下降,且遵循规律Sch>0.1Mo0.06Cr-Sch>0.2Mo0.09Cr-Sch,而重金属铬和钼的释放过程以零级动力学模型描述最佳。XRD和XPS表征结果表明,非负载重金属施氏矿物处理组反应后产物主要为针铁矿,而负载的重金属在一定程度上提高了施氏矿物的稳定性,能够延迟矿物的相转变。研究结果可为金属硫化物矿区酸性矿山废水中重金属的修复提供理论依据。

      • 1
    • 有机磷阻燃剂在复合垂直流人工湿地中的迁移和转化

      肖海文, 雷雨田, 杨清钦, 翟俊, 覃文翊, 刘艺

      有机磷阻燃剂(OPFRs)是一类对人类健康和生态环境极具危害的新兴污染物。论文试验以两种典型OPFRs——磷酸三(2-氯)丙酯(TCPP)和磷酸三(2-氯)乙酯(TCEP)为目标污染物,考察了其在间歇进水复合垂直流人工湿地中的去除效果、沿程去除情况以及在基质和植物内的累积量,通过物料平衡分析其在人工湿地生态系统中的输入、输出、累积和转化量,探讨了其可能的转化途径。结果表明,复合垂直流人工湿地对水中TCPP和TCEP有良好去除,种植植物稳定运行的平均去除率分别达74.1±5.3%和49.3±5.5%。人工湿地生态系统是输入OPFRs有机质的转化器,从湿地内转化去除的TCPP和TCEP分别占其总输入量的59.72%和44.6%,远大于其在基质和植物内的累积总量(2.37%和1.67%)。基质内生物降解是OPFRs转化的重要途径,TCPP和TCEP的沿程去除与基质内的DO沿程消耗速率、水中易降解有机物浓度有关。植物种植对TCPP和TCEP去除促进作用明显,但由于植物体内的浓度限制,通过植物收割或增加种植密度来大幅提高湿地对OPFRs去除率的途径并不现实。

      • 1
    • 镁晶板-钢筋混凝土叠合楼板耐火性能试验研究

      王卫永, 李亚盟, 李江

      镁晶板-钢筋混凝土叠合楼板的下层为预制新型耐火材料镁晶板,上层为现浇钢筋混凝土板。为了研究镁晶板-钢筋混凝土叠合楼板在不同荷载比下的耐火性能,对3块叠合楼板试件进行ISO-834标准升温下的受火试验,得到叠合板不同位置的受火时间-温度曲线和受火时间-跨中位移曲线,试验表明,叠合板具有良好的耐火性能,耐火极限可达到1.5小时以上。利用有限元软件ABAQUS分析了试件的耐火性能,考察了荷载比、镁晶板厚度、保护层厚度、钢筋和混凝土的强度对耐火极限的影响。分析表明,荷载比和镁晶板厚度对耐火极限的影响较大。根据试验和有限元分析结果提出了叠合板耐火极限计算方法,可为叠合楼板的防火设计提供参考。

      • 1
    • 粉砂质泥岩蠕变特性与非线性黏弹塑性本构模型研究

      付宏渊, 戚双星, 史振宁, 曾铃

      利用粉砂质泥岩相似材料试样,开展不同围压下粉砂质泥岩蠕变试验,根据蠕变试验结果,建立可描述粉砂质泥岩蠕变全过程的非线性黏弹塑性本构模型,以7MPa围压下蠕变试验结果为例,对所提出的蠕变本构模型进行合理性和可行性验证。研究结果表明:试样稳态蠕变速率与偏应力之间符合指数函数关系;在加速蠕变阶段的蠕变速率相对低偏应力水平下减速蠕变和稳态蠕变速率明显要增大很多,且非常短时间内就发生了蠕变破坏;提出了一种可描述粉砂质泥岩全蠕变过程的非线性黏弹塑性本构模型,该模型可描述粉砂质泥岩蠕变-破坏全过程的蠕变变形规律,反映了粉砂质泥岩在不同偏应力水平作用下的蠕变特性。

      • 1
    • 基于一阶谓词逻辑的结构设计规范表示方法

      张吉松, 于泽涵, 赵丽华

      目前基于BIM模型的合规性审查采用人工审查的方式,工作量繁重且自动化程度较低,开展自动化合规性审查研究具有重要意义。规范转译作为合规性审查的重要步骤,涉及哲学、数学、数理逻辑、计算机科学、人工智能、自然语言处理和语义学等多个领域,不仅是一个多学科交叉融合的研究方向,而且是实现工程设计与审查自动化的前提条件。在结构设计领域,能够有效支撑知识表示与推理,以及支持设计审查自动化的设计规范表达方法有待开发。本研究基于一阶谓词逻辑,通过转译《混凝土结构设计规范》中的设计条款,提出一种结构设计规范规则表达和推理方法。通过“谓词定义”和“函数定义”转译设计规范中语言类、表格类和计算公式类设计条款,有效地解决了传统一阶谓词对于结构设计条款表示不充分和不精确的问题,进而为设计规范的计算机表达提供了一种参考方法。

      • 1
    • 薄壁杆件屈曲模态分析的力特征约束有限条法

      金声, 李政, 赵国, 黄浩, 李占杰

      “整体(G)、畸变(D)、局部(L)”等基本变形模式的划分是条理化开展薄壁杆件工程计算的必要手段。薄壁杆件的基本变形模式传统上基于几何特征定义,本文提出一套完全基于力特征的基本模式定义。较之当前的广义梁理论和约束有限条法,文中所提出的G、D、L三种基本变形模式关于刚度严格正交,且完整覆盖薄壁杆件全变形域。基于该定义实现了针对薄壁杆件有限条模型的屈曲模态分解和识别。算例表明,本文所提出的基本模式定义和屈曲模态分析方法具有开、闭口和折、曲线形截面的一致适应能力,且剪应变和横向伸缩的影响在基本模式中已得到合理考虑,无需另行讨论。

      • 1
    • 分级循环荷载下裂隙岩石疲劳破坏特性与能量演化机制研究

      王军祥, 赵会敏, 郭连军, 李林, 徐晨晖, 孙港

      分级循环荷载下裂隙岩石裂隙扩展模式、疲劳变形特性以及能量演化规律对地下工程安全施工和运营有着重要意义。考虑裂隙角度、裂隙数量和裂隙分布开展常规劈裂试验、分级循环荷载试验和非接触变形测量试验,对破坏特征、动弹性模量进行分析,研究轴向不可逆变形与疲劳寿命之间的关系。从能量角度出发,计算破坏过程中的总吸收能量、可释放应变能及耗散能,分析能量演化与裂隙扩展模式响应关系。研究结果表明:(1)岩石疲劳变形可分为初始变形阶段、稳定阶段和加速破坏阶段,滞回环曲线呈现出“疏-密-疏”的特性。对每200个循环的动弹性模量进行分析,加载第二阶段动弹性模量有强化特征,进入第三阶段后动弹性模量减小;(2)总吸收能、耗散能和弹性能都呈上升趋势,总吸收能增长缓慢,增长速度随着循环次数增加逐渐变缓。耗散能在进入破坏阶段后迅速上升,弹性应变能变化趋势不明显,中等倾角的耗散能较多;(3)在破坏过程中均会产生翼裂纹和倾斜次生裂纹,裂纹相互作用和合并,产生连续塑性应变累积,形成压碎的小颗粒碎屑,这与静荷载作用下脆性破坏机制不同。

      • 1
    • 不可移动石质文物岩石理化性质研究——以重庆市石佛寺遗址摩崖造像区为例

      杨阳, 刘汉龙, 张良帅, 刘海军, 熊华山, 叶琳, 王鲁琦, 韩绍康, 仉文岗

      本文以重庆市石佛寺遗址摩崖造像区为工程背景,通过开展野外勘测及岩石试样的理化性质测试,提出了一种针对不可移动石质文物的理化性质研究方法,即跨尺度分析方法在不可移动石质文物中的应用。室内试验采用宏观及微观试验,宏观试验包括三轴试验及直剪试验,采用该试验测得样品的基本力学参数。微观试验包括扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析;通过电镜分析可知,试样为标准的砂岩,孔隙率较大,表明其对水的敏感性较高;在长期干湿循环作用下,其强度会随着时间的推移而降低,即典型的水岩相互作用;XRD衍射实验表明,砂岩中粘土矿物含量较高的特点将导致其水理性质较差,抗风化能力不强,这也是导致其风化的主要原因。地质雷达勘测及辅助声波探测表明,该方法可以在有效保护文物的前提下,对文物进行宏观和微观的跨尺度科学分析。

      • 1
    • GFRP筋土钉支护钉头锚固性能研究

      刘军, 宋晔, 张建全, 牛大伟

      土钉钉头为土钉墙整体结构中的薄弱部位。为研究土钉钉头锚固性能,本文以一种装配式柔性面层GFRP筋土钉墙为例,通过室内钉头锚固性能试验及三维数值模拟对外径32mm的中空GFRP筋钉头的极限抗拉强度、钉头变形及破坏规律进行了研究。研究发现,此种GFRP筋钉头极限承载力在240kN~290kN之间,当螺母拧紧时螺纹副的应力主要分布在螺纹牙前三环,其中以钉头第一环螺纹牙应力集中现象尤为明显;此外采用螺纹展开法建立了钉头螺纹牙的力学模型,得出了第一环螺纹极限剪切强度与钉头极限荷载之间的关系,并通过计算得出此种GFRP筋钉头极限承载力为244.54kN,与试验结果相符。通过室内钉头锚固性能试验的脆性破坏特点,确定GFRP筋钉头安全系数在1.8~2.0之间,并判定此种GFRP筋安全荷载在125kN~135 kN之间,为类似工程的研究与应用提供参考。

      • 1
    • 基于卷积神经网络的预制叠合板多目标智能化检测方法

      姚刚, 廖港, 杨阳, 李青泽, 魏伏佳

      预制构件在生产过程中的尺寸不合格问题将导致在施工现场无法顺利安装,从而影响工期。本文以预制叠合板为例,研究生产过程中的智能检测方法,通过YOLOv5算法实现对混凝土底板、预埋PVC线盒及外伸钢筋的识别,并以固定磁盒作为基准参照物进行尺寸检测误差分析,实现混凝土底板尺寸、预埋PVC线盒坐标的检测,在降低训练数据集参数规模的工况下保持较高的识别精度。结果表明:该方法可以有效检测预制叠合板的底板数量和尺寸,预埋PVC线盒数量和坐标,并实现弯折方向不合格的外伸钢筋检测。该方法能够降低人工成本,提高检测精度,加快检测速度,提高预制叠合板的出厂合格率,为预制构件的智能化生产提供相关参考。

      • 1
    • 一种地下地铁车站屏蔽门渗入风量计算模型

      高志宏, 刘猛, 李子桥, 向世曦, 胡梦强

      屏蔽门渗透风量是影响地铁车站冷负荷的重要因素,本文提出一种渗透风量计算模型,通过对测试风速分析,分位置分阶段研究了屏蔽门的渗透风的特征,然后通过对列车运行因素进行分析,建立了一种屏蔽门渗透总风量的计算方法,结果发现:1)不同位置屏蔽门的渗透风速不一样,沿着列车的运行方向,单周期屏蔽门的渗透风速以及风量都随着门位置的变化而减小。2)不同阶段的屏蔽门渗透风量也存在着差异,列车停靠阶段的单周期渗透总风量最大,是进站的10倍左右。3)给出了单周期屏蔽门渗透风量的范围,为渗透总风量的计算提供了基础,并提出了相应的计算模型,可以计算得到的地铁车站的全天的屏蔽门渗透风量。

      • 1
    • 砂浆内钢筋锈胀应力监测与数值模拟研究

      秦一琦, 金祖权, 李师财, 高源, 鹿婷, 孙涛

      钢筋锈蚀是导致海洋混凝土结构失效破坏的最主要原因,探明钢筋锈胀应力发展及其诱导混凝土开裂过程对于钢筋混凝土服役寿命预测有重要意义。采用内掺盐与恒电位加速砂浆内钢筋锈蚀,通过砂浆外不锈钢圆环环贴应变片实现钢筋锈蚀过程的应变监测并计算锈胀应力,利用COMSOL软件分析混凝土中钢筋锈胀应力发展及混凝土锈胀开裂历程。结果表明:利用有限元与钢筋锈胀时变径向位移加载实现钢筋混凝土锈胀开裂过程模拟结果与试验基本一致,不考虑砂浆、钢筋的非均匀性,以及锈蚀产物对开裂砂浆的充填效应,导致模拟结果不能真实反映锈胀应力的波动性以及锈胀应力释放与缓慢增加过程。提高砂浆强度、减小钢筋直径可以有效延缓钢筋锈胀开裂的时间。

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    • 高效预测主梁外形气动性能的深度学习方法?

      李少鹏, 李海, 李珂

      主梁的气动外形对气动性能非常重要,然而采用传统的风洞试验以及CFD模拟计算得到主梁气动性能需要消耗大量的时间,这大大影响主梁气动外形的气动性能评估效率。本文提出通过卷积神经网络的深度学习技术来实现对气动性能的快速预测,深度学习模型训练完成后输入形状信息和与形状相关的流场信息即可输出不同几何形状下的阻力系数,得到主梁的气动性能。为寻找性能最优秀的深度学习模型,本文通过综合判定误差和时间性能对卷积神经网络结构的深度和宽度进行了优化。深度学习模型输出阻力系数与CFD计算结果对比发现误差符合预期要求,并且基于深度学习网络的预测所需时间相比于传统方法计算所需时间达到数量级的提升,未来可作为主梁气动外形优化的关键方法。

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    • 季冻黄土地区框锚边坡预应力锚杆内力计算分析

      李伟, 李元勋, 李辉, 向田

      因冻融土体与锚杆之间相互作用机理研究不足,导致工程实践中未能充分考虑土体冻融对锚杆内力的影响。针对该问题,基于西宁市季冻湿陷性黄土冻融循环三轴剪切试验,建立了考虑冻融次数影响的湿陷性黄土黏聚力经验关系式;根据锚固体与周围土层的变形协调关系,推导了冻融条件下框架预应力锚杆锚固段轴力和剪应力的解析式,将理论计算结果与现场试验结果进行对比验证,并分析了冻融次数对锚固段轴力和剪应力的影响。结果表明:随冻融次数的增加,土体黏聚力呈指数型下降,锚固段轴力和剪应力在前3次冻融循环中急剧增大,冻融次数达到7次后趋于稳定;锚固段始端轴力较锚固段末端轴力受冻融次数的影响更大,但锚固段始端至末端的剪应力随冻融次数的变化规律基本相同;现场试验结果验证了本文计算方法的合理性,可为此类地区框锚支护结构的设计与计算提供参考。

      • 1
    • 无机材料固化镉铅镍污染土的环境效应及失稳机制

      李敏, 张然然, 田冰雪

      固化污染土的环境效应是再应用过程中需研究的科学问题。以镉、铅、镍污染土为研究对象,通过固化率指标初筛适宜固化材料配比,模拟干湿循环、长期浸水、高温、冻融循环环境,以浸出毒性指标评价水泥、水泥+粉煤灰、石灰固化后土体的环境效应,并结合微观形态及重金属形态分析,评价失稳机制。结果表明:无机材料可将土中重金属的固化率提高至90%以上,8%的石灰适用于镉污染土的固化,32%+8%的水泥+粉煤灰适用于铅及镍污染土的固化;水环境(干湿、浸水)条件下固化污染土均不存在环境风险,其浸出毒性均低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中的限值;但无机材料固化污染土对温度(高温、冻融)敏感,特别是水泥、水泥+粉煤灰固化污染土,在温度超过70 ℃时的浸出毒性超过标准中限值,在冻融循环5-7次时接近标准限值。高温会促使重金属赋存形态从稳定态向非稳定态转化,冻融循环会破坏重金属-固化产物体系的结构。无机材料固化重金属污染土的应用需要考虑环境温度的影响。

      • 1
    • 黏性土中桩侧后注浆单桩抗压承载性能室内模型试验研究

      赵春风, 刘鹏伟, 赵程, 张家奇

      后注浆技术的应用有效改善了桩周土体扰动和泥皮等的不利影响,从而提高了钻孔灌注桩的承载力。但目前有关后注浆技术的研究多集中于桩端后注浆,桩侧后注浆少有涉及,影响了桩侧后注浆技术进一步推广应用。本文参考桩侧后注浆工艺,开展单桩抗压室内试验以研究桩侧后注浆量对单桩抗压承载性能的影响。试验结果表明:在荷载水平较大的试验工况下,相较于桩侧后注浆量为1 L的单桩,注浆量为2 L和3 L情况下单桩极限抗压承载力提高18.2%和66.0%,提高幅度与注浆量呈正相关,并且可以很大程度的减小桩顶沉降;桩侧后注浆桩桩身轴力在侧注浆点位附近减小较快,在整个加载过程中桩端附近处桩身轴力值均比较低,单桩受压表现为摩擦桩;水泥浆液同时存在上返和下劈扩散,在本文室内试验条件下,两者扩散高度均约为14倍桩径,在浆液扩散段桩侧摩阻力得到显著提高,且越靠近注浆点位提高程度越明显。

      • 1
    • 后缘拉张裂缝对土坡稳定性评价的影响研究进展

      汤连生, 郑邓衡

      探索后缘拉张裂缝对土坡稳定性评价的影响有助于边坡稳定性理论的完善,主要从后缘拉张裂缝对土坡失稳模式及稳定性的影响两方面进行回溯总结,为建立边坡拉剪耦合破坏稳定评价体系及崩塌、阶梯状滑坡等失稳模式的判别提供理论依据;并从室内模型试验结果对其影响机理进行初探,发现土坡坡高、坡角及力学参数等因素的不同,会直接影响其后缘拉张裂缝起张位置、产状、深度,从而会对土坡稳定性产生重大影响,最后对目前关于土坡稳定性评价及后缘拉张裂缝研究存在的主要问题进行总结与评述。

      • 1
    • 路堤-桥梁过渡段车辆气动力风洞试验研究

      韩冰, 李昊轩, 何一宽, 解会兵, 贾影

      为了探究路堤桥梁过渡段处车辆的气动力,本文建立了1:50的大比例尺路堤-桥梁过渡段和车辆实验模型,其中在桥梁和路堤段分别布置了两种风屏障,并在车辆模型表面布置多个测压点,以研究不同防风措施下,处于不同风向角的路桥过渡段车辆气动力。试验结果表明:相比于无防风措施时,布置桥梁风屏障后最不利风向角会从-15°改变为0°,此风向下过渡段处车辆的三分力最大;再进一步布置路堤风屏障后最不利风向角不变,但大幅减小了0°风向角下车辆的侧立系数和力矩系数;布置路堤风屏障能有效的减小车辆所受三分力;不同风向角,改变陆地风屏障参数所产生的影响并不相同,针对路堤-桥梁过渡段布置防风措施时,应充分考虑其来流方向,以达到最优效果。

      • 1
    • 不同入流条件及偏航角下的单风机尾流特性

      黄国庆, 刘廷林, 闫渤文, 莫蕊瑜, 邓晓蔚, 信志强

      风电是实现我国“3060”双碳目标的关键路径之一。随着大型风电基地建设,上游风机在运行时会使得下游风场风速下降,湍流度增大,造成下游风机发电功率降低,加剧风机的疲劳破坏并缩短其服役周期。因此,亟需开展风机尾流研究,明确其特性及演化规律。作者主要研究目的是揭示不同入流及偏航角下的单风机尾流特性。首先,基于单风机尾流风洞试验,验证基于大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)结合致动线模型(Actuator Line Model, ALM)的数值模拟方法的准确性。然后,基于LES-ALM模拟方法研究入流风场(包括风速及湍流度)及偏航角对风机尾流特性的影响,阐明正负偏航角下单风机尾流的对称性。结果表明:随着背景湍流度的增大,会使得风机尾流恢复速度加快。当入流条件相同时,风机设置正负对称偏航角,其尾流风速也表现出一定的对称性。风机偏航角越大,风机尾流膨胀宽度会逐渐减小,并减轻尾流风速的亏损程度。

      • 1
    • 间歇与连续供冷模式对可培养细菌的影响

      申兵阳, 刘欢, 甘梓枫, 张健, 刘猛, 刘鲁萌

      空气中的细菌尤其是病原菌和益生菌对人体呼吸系统,皮肤系统等均造成有利/不利影响,其分布特征随温度和相对湿度变化。夏季不同供冷模式引起室内热湿环境变化,潜在影响室内细菌。但目前对于夏季供冷模式的研究更多关注热湿环境变化引发的热舒适问题,对空气中细菌尤其是病原菌和益生菌群落分布的影响尚不明确。本研究设置房间空调器间歇运行和连续运行两类供冷模式,探究不同供冷模式下可培养总细菌、病原菌(金黄色葡萄球菌)、益生菌(乳酸杆菌)的时空分布差异和环境因素关联。结果表明:时间尺度上,总细菌平均浓度在间歇运行下(1195±511 CFU/m3)是连续供冷模式(483±199 CFU/m3)的2.5倍;金黄色葡萄球菌平均浓度在间歇供冷模式下(544±299 CFU/m3)是连续供冷模式(136±7 CFU/m3)的4倍;益生菌在连续和间歇供冷模式下差异较小,分别为77±40CFU/m3和73±24CFU/m3。总细菌和金黄色葡萄球菌浓度在间歇供冷模式下浓度波动较大;连续供冷模式下波动较小。空间尺度上,总细菌与金黄色葡萄球菌浓度随着距空调横向和垂向距离的增大而增大;随着距空调纵向距离的增大而减小。间歇供冷模式下,儿童呼吸区(z=0.5 m)细菌暴露风险高于成人呼吸区(z=1.5 m)。总细菌和金黄色葡萄球菌浓度均与温度呈显著正相关(p<0.001),而与相对湿度关联较小。相比于连续供冷,间歇供冷模式下室内总细菌及病原菌浓度均较高,夏季时适当延长空调开启时间,可显著降低室内可培养细菌浓度,减少细菌感染风险。

      • 1
    • 人工智能在土木工程中的研究现状及展望

      刘红波, 张帆, 陈志华, 王龙轩

      人工智能作为新一代产业变革的核心驱动力,是全面提高土木工程领域数字化、自动化、信息化和智能化的重要途径。为全面了解人工智能在土木工程中的发展及应用,首先从宏观角度定性分析了人工智能的基本研究领域;然后从微观角度定量分析了人工智能在土木工程设计、制造、养维护阶段的研究现状;最后利用CiteSpace可视化工具深入挖掘人工智能在土木工程中的研究趋势、存在问题和发展瓶颈,并给出相应的解决办法及研究思路。综述发现,土木工程领域中已进行了大量人工智能研究,但各阶段智能化发展不均衡,实际应用也存在一定局限性,需深入探索神经网络、大数据、深度学习等智能技术在土木工程全生命周期的交叉融合,促进土木工程领域人工智能研究的协同发展。

      • 1
    • 4:1矩形断面顺流向非定常气动力特性试验研究

      黄晖, 李少鹏, 张亮亮, 李智扬

      当紊流流经矩形钝体时,由于漩涡的拉伸和旋转运动,造成其顺流向脉动压力具有明显的非定常性和空间三维性,且主要依赖于紊流积分尺度与结构特征尺寸之比。为了深入研究紊流尺度效应作用机理,本论文以4:1矩形断面为研究对象,基于三维谱张量理论和刚性节段模型测压试验,系统研究矩形断面顺流向脉动压力的非定常气动力特性。结果表明:在紊流从矩形 断面驻点至分离点运动过程中,脉动压力的谱能量从低频向高频转移,且该现象随着Lu /D(Lu为脉动风的纵向积分尺度,D为迎风面高度)的减小更为明显。与之相比,紊流三维效应和畸变效应随Lu /D的增大而减弱,在此过程中脉动压力的能量由于阻塞效应只在低频发生了明显的衰减,在高频无明显变化。最后,通过引入三维压力导纳来揭示紊流作用下矩形断面迎风侧脉动压力的非定常效应机理。对于驻点压力,Lu /D越大,压力导纳越接近于准定常理论;对于非驻点压力,其距驻点位置越远,阻塞效应对于低频能量的减弱作用越明显,紊流三维效应越弱,而高频的畸变效应则只由Lu /D控制。

      • 1
    • 植物-微生物联合修复柴油污染土试验研究

      申春妮, 曹小方, 仉文岗, 李腾, 方祥位, 张伟, 余咏平

      利用石油烃降解菌混合菌和紫花苜蓿、高羊茅2种植物对不同浓度柴油污染土进行了植物修复、微生物修复和植物-微生物联合修复室外盆栽对比试验,研究了植物修复与植物-微生物联合修复试验中植物种子萌芽率和植物生长状况,采用超声萃取-紫外分光光度法分析了三种修复方式对柴油污染土的降解效果。试验结果表明,柴油延长了植物种子的萌芽时间;在植物修复和植物-微生物联合修复过程中,高羊茅的植物生物量和株高大于紫花苜蓿,总体上植物-微生物联合修复的植物生物量和株高明显高于植物修复;三种修复方式修复柴油污染土的总体降解效果排序为:植物-微生物联合修复>微生物修复>植物修复,高羊茅的修复效果优于紫花苜蓿,柴油污染土的柴油浓度越低,修复效果越好。为植物-微生物联合修复柴油污染土技术应用奠定基础。

      • 1
    • 基于拉拔试验的筋-土界面特性和筋材位移变化规律研究

      肖成志, 路遥, 郑鸿, 王清洲

      为研究筋材-土界面相互作用机理,基于拉拔试验研究了界面正应力、填土压实度与含水量、拉拔速率等对筋-土相互作用特性和筋材位移变化的影响。研究结果表明:土中筋材各点位移均不同程度滞后于加载端位移,且距加载端距离增加,筋材位移呈非线性递减趋势;增加界面正应力、压实度或含水量,相同拉拔力下同一位置处筋材位移呈减小趋势,且距加载端越远,筋材位移受影响越弱;筋材拉拔以整体拔出和拉断破坏模式为主,筋材拔出破坏时拉拔力峰值与加载端位移呈近似线性关系,且格栅拉拔力峰值与界面正应力、压实度、含水率或拉拔速率呈正相关关系;增加压实度或含水量,筋-土界面相互作用增强,筋-土界面摩擦角略有增加,但筋-土界面似黏聚力增加明显,且接近填土最佳含水量时界面似黏聚力较大。

      • 1
    • 基于多种群遗传算法的考虑浅层基岩及粘弹性的路基模量反演研究

      张军辉, 刘杰, 范海山, 张石平, 丁乐

      本文提出了一种考虑浅层基岩和粘弹性的路基模量反算新思路。对于路基模型,分别采用位移边界条件和开尔文模型来描述浅层基岩深度和粘弹性性质,并利用有限元软件对PFWD现场试验进行模拟,同时采用多种群遗传算法对路基模量最优值进行迭代。基于新方法,有限元模拟计算结果表明,考虑浅层基岩的正算模型的反演模量平均误差为7.0%,而考虑半空间的高达16.2%,说明忽略浅层基岩会使反演模量产生较大的误差;随着浅层基岩深度的增加,误差减小,当深度为3m时,影响几乎不存在。同时,对于考虑粘弹性的有限元模型,在正算模型中忽略该特性的最大误差可达27.9%,而考虑粘弹性的最大误差仅为7.4%。此外,由于浅层基岩深度勘探难度大,研究仅从理论方面进行。

      • 1
    • 重复荷载作用后海工高性能混凝土梁刚度退化试验及计算方法

      陆春华, 吴小龙, 蔡启明, 张菊连

      在荷载长期作用下,钢筋混凝土受弯构件的变形是一个重要的指标,也是构件正常使用极限状态的验算内容之一。为了研究经历重复荷载后海工高性能混凝土梁的变形发展规律,设计制作了10根试验梁,分别进行了重复荷载试验、氯盐干湿试验以及两者的共同作用试验;通过四点受弯试验对梁的跨中挠度及刚度退化进行了评价,提出了梁短期刚度规范计算公式的修正方法。研究结果表明:荷载水平按梁纯弯段弯矩等于0.4Mu确定时,施加30次重复荷载后混凝土的损伤度接近15%;对于仅进行氯盐干湿循环的试验梁,其跨中挠度发展要慢于参照梁;施加重复荷载后,试验梁的跨中挠度发展要快于参照梁;对施加重复荷载后的试验梁再进行氯盐干湿循环,梁的刚度退化更为显著。结合试验结果,提出采用损伤效应折减系数对梁短期刚度计算公式进行修正,并验证了修正公式的合理性和有效性。

      • 1
    • 水平联合竖直排水板真空预压处理工程废浆试验研究

      刘飞禹, 李航, 王军, 符洪涛, 李校兵, 蔡瑛

      传统真空预压法(VP)在加固工程废浆时,存在预制竖向排水板(PVD)易淤堵,周围土体形成土柱以及真空度随深度衰减等问题,考虑到预制水平排水板(PHD)在真空预压法处理软土地基中的特点,提出了一种水平联合竖直排水板真空预压(PHD-PVD-VP)处理工程废浆的方法。通过四组大型室内模型试验,对工程废浆加固过程中的排水、沉降以及孔隙水压力进行监测,并借助扫描电镜得到的排水板滤膜微观图片,分析了不同初始PHD真空压力下,PHD-PVD-VP对工程废浆的加固效果。试验结果表明,PHD-PVD-VP处理工程废浆时减少了土颗粒径向移动速率,延缓“土柱”的形成及缓解土颗粒嵌入排水板滤膜的淤堵效应,提升土体整体固结效果;40kPa的初始PHD真空压力使PHD-PVD-VP对工程废浆的排水固结效果最佳,处理后土体的平均含水率和十字板剪切强度分别为40.9%和25.5kPa,有效地缓解了PHD和PVD的淤堵并改善了土体固结的均匀性。通过微观结构分析,发现PHD初始真空压力的大小同时影响着PHD与PVD滤膜的淤堵情况,从而影响其排水性能,40kPa的初始PHD真空压力使得两种排水板的排水性能都得到充分发挥。这些发现可为类似废泥浆处理项目提供一定的工程依据及设计标准。

      • 1
    • 高耸烟囱风致响应精细化计算方法研究

      孙梦然, 刘仰昭, 戴靠山, 丁志斌, 尹业先

      高耸烟囱的风致响应可分为顺风向响应和横风向响应,其中顺风向响应以大气脉动风引起的抖振响应为主,横风向响应以Karman旋涡脱落引起的涡激振动为主。准确地预测和评估高耸烟囱的顺风向和横风向风致响应对其抗风设计和结构安全性至关重要。在Tamura提出的二维平面尾流振子模型的基础上进一步推导,将该模型成功运用在三维结构上,提出可用于实际工程结构的有限元迭代计算方法,为高耸烟囱这类结构横风向涡振响应的计算提供了一种新的视野。此外,基于结构的固有模态坐标,建立了适用于高耸烟囱耦合抖振响应分析的有限元CQC频域计算方法,并将频域计算结果和时域计算结果对比。结果表明:有限元迭代计算方法可以有效地计算三维烟囱的涡振响应,烟囱抖振响应频域计算和时域计算结果也吻合良好。

      • 1
    • 强震区沟谷型泥石流峰值流量预测研究及应用

      张亮亮, 徐林荣, 李永威, 苏娜, 晏子旋, 丁奎

      强震区次生泥石流灾害演化规律与发展趋势受地震“后效应”影响显著,其峰值流量与震前相比增长数倍,泥石流规模增大显著,对震区沟谷型泥石流针对性防治设计提出新挑战。为此,本文依托四川汶川强震区泥石流案例,采用因子回归分析方法研究流域特征参数与峰值流量的内在关系,建立了泥石流峰值流量多元预测模型。结果表明:预测模型解决了原始变量共线性导致的信息叠加问题,模型拟合优度,预测精度显著提升;并采用预测模型对研究区32条泥石流沟的峰值流量阈值进行预测,分析出强震区泥石流动力特性分布规律与泥石流规模演化特征。据此,定义了震区“特大型高位远程型泥石流”的特征参数,为震区泥石流防灾减灾工程设计工作提供理论支撑。

      • 1
    • 倾斜煤系地层大断面客专隧道大变形原因分析及处置

      康宝祥, 宋战平, 张庆贺, 许晓静, 周冠南, 潘红伟

      针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析了隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜煤系地层水平距离之间的变化规律,并对倾斜煤层单元体与初期支护结构的应力与变形进行了分析。结果表明:掌子面上方煤体单元应力状态变化随着掌子面进入倾斜煤层下方水平距离的增加,岩体经过挤压、压剪、剪切滑移三个变形阶段。围岩大变形与初期支护结构破坏均发生在剪切滑移阶段的初期,应在压剪变形阶段结合现场监测数据对掌子面进行喷混封闭、注浆加固掌子面上方松散煤层、加强初期支护结构刚度预防隧道产生大变形,可为同类型隧道产生大变形的部位提供理论参考。

      • 1
    • 负载纳米TiO2功能集料-水泥石的界面粘结性能

      王功勋, 李雄, 邓静, 祝明桥, 屈锋

      采用负载法制备了纳米TiO2功能集料(QST),并将QST集料负载于普通水泥砂浆表面。测试了QST集料与水泥石的界面粘结力,研究了QST对水泥砂浆干缩性能的影响;通过SEM、EDS、MIP等微观测试方法,研究了纳米TiO2对集料-水泥石界面过渡区水化产物、孔结构的影响。结果表明:与普通集料相比,表面负载纳米TiO2的功能集料可减少水泥砂浆的干缩,提高集料-水泥石的界面粘结力。在QST集料-水泥石的界面过渡区,纳米TiO2促进了水泥浆体的水化,减少了界面过渡区Ca(OH)2的富集,细化并改善了界面过渡区的孔结构。

      • 1
    • 就地固化形成双层地基的承载及变形特性现场试验研究

      王颖, 王朝杰, 胡振华, 陈永辉, 肖洪天

      以31省道北延线绍兴市区路段地基处理为科研背景,为研究原位固化处理地基的适用性及其处理效果,本文采用两种不同固化处理设备以及对应的原位固化方式,针对以上两种地基处理方式进行了平板载荷试验、无侧限抗压强度试验、标准贯入试验和静力触探试验。为得到就地固化处理地基的应力和变形规律,在地基处理路段布置土压力盒和沉降板进行了现场监测试验,同时本文以原位固化形成人工硬壳层的变形特性为依据,简化人工硬壳层与原位土接触面的边界条件,基于最小势能原理,得到原位固化形成人工硬壳层地基的沉降简化计算公式。试验结果表明:与传统的换填法相比,就地固化处理后的地基承载力提高至少30%;养护龄期28天,现场固化土的无侧限抗压强度在室内无侧限抗压强度的0.35~0.65之间;标准贯入试验和静力触探试验均表明原位固化处理后地基土的强度提高,且计算的地基承载力与平板载荷试验实测结果相差不大,均可以作为就地浅层固化地基处理技术的检测指标;对两组路段的应力和附加应力系数进行分析,人工硬壳层对扩散应力具有很好的效果,并将地基沉降理论与试验沉降结果进行比较,地基沉降计算结果比实测结果略大,误差在3%-10%之间,可作为就地固化处理技术沉降的设计公式应用于后期的工程中。

      • 1
    • 测压管长度对信号的影响及修正效果验证

      张亮亮, 陈傲, 李少鹏, 李智扬

      测压试验中,测压管的存在会导致风压信号产生畸变。通过对测压管路频响函数的实际测定,获得了测压管对信号的影响规律,并揭示了“B-T理论”的不足。基于此,在实际紊流作用下研究了测压管长度对单测点压力数据和模型整体力的影响,并验证了“B-T理论”的修正效果。结果表明:对于单测点压力数据,测压管将不会影响数据均值和变异系数,标准差随管长增加先增后减,信号时域随管长增加而整体向均值靠近,相位则不断滞后,信号频域值随管长和频率的增加逐渐偏离真实值;对于整体力,整体阻力、各力的相关性、相干性均可认为不受测压管影响,力谱的变化规律与单测点频域值相同;“B-T理论”在信号时域上修正效果较差,在频域修正方面表现良好。

      • 1
    • 基于小波包分析的输电塔螺栓松动损伤识别

      桑硕, 余希洋, 李小华

      高压输电铁塔结构健康监测对保证输电线路安全运行具有重要意义,输电塔结构在发生破坏时,首先节点板螺栓会发生松脱,因此对节点板上的螺栓进行损伤识别是非常有必要的。用ABAQUS有限元分析软件建立输电塔结构多尺度模型,利用小波包变换,引入小波包能量变化率为损伤识别指标,提取出螺栓周围测点的动应变数据,对塔腿处一块节点板螺栓松动的不同工况进行了损伤识别。并基于物联网技术的传感器为信号传输设备,利用高精度的PVDF压电薄膜应变片为数据采集设备,在实际的输电塔结构底部施加激励荷载,提取节点板上测点的动应变对该损伤识别方法进行了试验验证。结果表明,该损伤识别指标其对测点附近的螺栓松动较为敏感,并且其在所有测点处的最小值能较好地识别出节点板的损伤程度。

      • 1
    • 高放废物贮存复杂裂隙岩体渗流传质特性分析

      马国伟, 徐曼, 陈昀, 李拓, 王惠栋

      复杂裂隙网络分布极大影响了高放废物深地质处置工程的渗流与核素迁移过程。本文基于统一管网法(UPM),考虑裂隙网络粗糙特性以及吸附与衰变因素研究裂隙岩体核素迁移机制。对比含单裂隙岩体溶质运移解析解结果,验证管网模型的可靠性。基于粗糙裂隙网络水力隙宽等效方法,研究裂隙粗糙度分布、岩石基质吸附能力以及裂隙岩体传质特性对核素迁移过程的影响。结果显示,核素运移的突破曲线随着裂隙粗糙度的增大而向长时间方向移动。岩石基质扩散系数和延迟因子的增加极大提高了其对核素迁移的延迟效应。具较长半衰期的核素易于在岩体中积聚相对较高的浓度。而较低的水力梯度值对相对浓度场分布特性的影响更为显著。

      • 1
    • 古建筑落叶松木构件自然老化材性变化研究

      张典

      为探究古建筑木构件自然老化材性变化,以距今约350年的一段古建筑华北落叶松木构件及与其具有相似年轮宽度的落叶松新材为研究对象,加工标准力学试件,测定试件的材性参数(颜色、全干密度、力学性能参数)及无损检测参数(微钻阻力值、超声波波速),对比分析自然老化木材试件的无损检测参数与材性参数的变化及分布规律,并基于所测得的新旧材两类试件的材性及无损检测参数建立了落叶松木材物理力学性能参数的多元回归模型;研究结果表明:所测老化木材试件物理力学参数及无损检测参数均衰减明显,且颜色具有极显著差别;同时自然老化木材试件各参数变异系数均高于新材试件,但两者均符合正态分布,所建立的落叶松木构件物理力学性能参数的评估模型具有较高评估性能。

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    • 足尺宋式摇摆木构架恢复性的拟静力试验研究

      曹一凡, 万佳, 李铁英, 师希望, 魏剑伟

      摇摆木构架为中国传统木结构的主要承载体系。对足尺单跨木构架模型进行拟静力试验,探究其在不同竖向荷载下的结构特性。加载过程中,木柱摇摆、柱架层变形集中,卸载阶段木构架能自主回到初始位置。试验结果表明:各级滞回环狭长且重叠、等效刚度退化显著、等效粘滞阻尼系数低;残余位移介于0.28mm至2.53mm间,两组位移恢复系数均大于87.1%,随控制位移的增加未出现显著降低,木构架的位移恢复能力良好;初始刚度在控制位移超过屈服位移后趋于稳定;柱架层变形是斗拱层变形的2.95倍至86.47倍,层间位移集中系数介于1.22至2.03间且随控制位移的增加先增后降。本文研究成果能够为木构架摇摆性能的试验探究提供路径,也能够为同类型木构架结构性能评估以及加固修缮提供参考。

      • 1
    • 膨胀土微结构对膨胀行为的影响

      刘正楠, 张锐, 唐德力, 刘昭京, 周豫

      评估膨胀土的膨胀行为对于膨胀土地区的结构设计十分重要。因降雨入渗,膨胀土在垂直方向和水平方向均产生膨胀变形,当膨胀变形受抑制时将产生膨胀压力,影响其周围结构的稳定性。为揭示膨胀土在增湿膨胀过程中出现的各向异性的原因,本文从微观角度出发,通过电镜扫描(SEM)对百色中膨胀土和枝江弱膨胀土的微观结构进行了观察,并通过图像处理技术统计分析了膨胀土内黏土矿物颗粒的层状排列。同时,通过研发的二维膨胀仪和改进的试件制备方法,从宏观角度测得了侧限条件下的两向膨胀规律。研究结果表明,膨胀土的微观结构呈片状且面-面相叠;当膨胀土处于天然松散状态时,其内部的黏土矿物颗粒随机定向排列且集聚;压实后,因受各向不均等应力作用,黏土矿物颗粒开始趋向于水平层状排列。干密度越大,土样越密实,其水平层状排列越显著。侧限条件下,两向的膨胀规律表现出显著的差异,干密度越大,膨胀性越强,这种差异就越明显。然而对黏土矿物颗粒来说,其膨胀的方向垂直于其长轴,故高度的水平定向是造成膨胀土在宏观上表现出膨胀各向异性的原因。这种两向的膨胀差异受到干密度和膨胀性的影响,难以做出预测,因此建议在工程实践中实测两向的膨胀规律。

      • 1
    • 预应力UHPC/RC阶梯桩-土相互作用的拟静力试验及数值分析

      庄一舟, 宋琨生, 宋永青, 刘名琦

      由于整体式无缝桥中的混凝土基桩侧向刚度过大,难以满足桥梁的纵向变形。本文提出了一种UHPC/RC材料串联形成的阶梯桩来满足整体桥纵向变形需求。设计制作了2根UHPC/RC阶梯桩模型(无、有预应力),并对其进行了水平低周往复荷载试验。通过桩身破坏特点、滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比、刚度退化等,研究其耗能能力及抗震性能。研究结果表明:预应力的施加能有效提高阶梯桩抗裂能力及抗震性能,同时能够满足整体桥水平变形需求。最后,采用OpenSees软件对阶梯桩支承的整体桥进行了参数分析,分析得到了预应力度、桩上下段长度比与刚度比增大均可提高阶梯桩的水平承载力与变形能力的结论。

      • 1
    • 稻秆生物炭负载Fe/Ca对化粪池中磷的吸附去除

      王润之, 何强, 郭程晨, 鲍奕铭, 何璇, 曹钰, 李鹏, 皇甫小留

      在以“碳达峰、碳中和”为目标的时代背景下,实现磷资源的高效回收和农业废弃物的资源化利用具有重要意义。采用氯化铁、硫酸铁、氯化钙对水稻秸秆生物炭(RSB)进行改性,得到三种改性稻秆生物炭(PRSB-Fe、PRSB-FS和PRSB-Ca),采用SEM、XPS、FTIR和BET对其进行表征,并通过批量实验探究了其对模拟废水和实际水样中磷酸盐的吸附特性。模拟废水实验的结果表明:伪二级动力学方程能更好的描述改性生物炭对磷的吸附过程(R2>0.99),吸附机制以化学吸附为主,吸附等温线都更符合Freundlich方程(20℃),表明以多层吸附为主,而且共存的Cl-基本不会影响三种改性生物炭的吸附效果。对于初始磷浓度为12.94 ± 1.51 mg/g、pH为7.4 ± 0.2的化粪池粪污分离液,PRSB-Fe-5、PRSB-FS-5和PRSB-Ca-5对磷的吸附量分别是10.77 mg/g、23.35 mg/g、0.85mg/g,其中PRSB-FS-5对磷的吸附效果最好,去除率高达97.31 %,剩余的磷浓度仅有0.37 mg/L,符合污水处理厂的一级A标准。研究结果将有望为推动水稻秸秆的资源化利用、实现“双碳”目标提供借鉴和参考。

      • 1
    • 安装偏差对胶合木梁柱植筋节点受力性能影响

      唐秋霞, 李军, 郭峰旭, 解选本, 王燕

      胶合木植筋节点在加工和安装方面通常会存在些许缺陷和误差,而植筋节点的设计和施工目前尚无标准可循,因此本文着眼于含加工缺陷在内的安装偏差对该类节点受力性能影响,旨在明确安装偏差的允许范围。基于理论计算方法初步校核所设计的节点受力性能后,首先进行有、无安装偏差节点的有限元分析,随后同有安装偏差的试验结果进行对比,并运用考虑胶层开裂的有限元分析方法确定安装偏差限值。结果表明:有安装偏差节点的承载力有所下降;试验中试件的破坏形态主要为植入钢筋屈服、植筋孔洞周围木材破坏及木柱顺纹方向开裂;有限元分析时若能反映安装偏差和胶层开裂,则分析结果与试验吻合度较高;安装偏差控制在10mm~25mm以内时,相对于通常预留间隙10mm时的节点模型,承载力的降低幅度低于5%。

      • 1
    • HPMC对铜污染的土-膨润土屏障工程特性改良效果研究

      葛均健, 崔琦, 陈兵, 刘宁

      土-膨润土屏障作为污染场地隔离保护的重要手段之一,现已在工程中广泛应用。在土-膨润土屏障中加入羟丙甲纤维素(HPMC),可以有效弥补其在重金属污染环境中防渗性能衰减的缺点。通过自由膨胀试验、扫描电镜、渗透试验、一维压缩试验与直剪试验等,研究铜离子对膨润土膨胀性能的破坏性与HPMC的改良机理;同时,研究HPMC不同掺比对高铜离子浓度(50mmol/L)环境下屏障材料的防渗性能改良作用以及对力学性能的影响规律。研究结果表明:HPMC可减小铜污染膨润土的团聚,并保持膨润土的连续结构;同时,随着HPMC掺比增高,屏障材料受破坏程度变低,防渗性能更好,其渗透系数,材料压缩性变大,但抗剪强度略有降低。

      • 1
    • 锚杆-围岩结构的耦合振动分析和减振研究

      李苗苗, 王卫, 李英民

      锚杆支护是隧道施工中常见的手段,而随着工况日趋复杂,锚杆与围岩的组合结构也承受着各类动力荷载的考验。以往针对隧道中单根锚杆的受力特性有较多研究,而对于锚杆和围岩组合体的动力特性研究较少。本文对锚杆-围岩结构进行整体分析,简化出一种巷道顶板锚杆支护模型,结合动力学双梁理论,建立并求解出模型动力学方程;运用MATLAB软件进行数值模拟,研究不同支护参数下结构的自振特性以及在外荷载作用下的动力响应,最后提出减振措施。研究结果表明:锚杆-围岩结构的动力特性与锚固段长度、锚杆间距和锚杆直径有关。在本文所建模型中,随着锚固段长度与锚杆间距的适当增加,结构动力响应明显降低;随着锚杆直径的变化,结构动力特性的变化情况较复杂,结构不同部位的动力响应变化趋势差别较大。

      • 1
    • 基于直流阶跃暂态电阻法的混凝土渗透性表征

      曾涛, 方正, 熊光启, 王冲, 郝挺宇, 周帅

      渗透性是影响混凝土耐久性的最重要指标,当前工程中所用混凝土渗透性试验方法,不管是水渗透性还是氯离子渗透性,其测试过程都存在耗时长、操作不便的缺点。为解决混凝土渗透性实时、原位监测的问题,本文利用基于直流阶跃法的暂态电阻表征混凝土渗透性评价技术研究。分析了水胶比、矿物掺合料掺量、混凝土饱水度、环境温度等不同因素对各龄期混凝土暂态电阻率的影响规律,将暂态电阻率与混凝土各龄期的强度、吸水速率、抗水渗透性、抗氯离子渗透性等性能建立联系,结果显示暂态电阻法测试结果与现有混凝土渗透性方法测试结果具有较高的关联性,提出了暂态电阻法测试结果用于混凝土渗透性评价的推荐值,验证了暂态电阻法可用于评价混凝土抗渗透性。

      • 1
    • 双肢砌体墙抗震性能试验与水平承载力计算方法研究

      郭猛, 蒋瀚, 贾英杰

      双肢砌体墙是将两个独立墙肢联系在一起共同受力的联肢构件,是砌体研究中由构件上升到结构的中间环节,将双肢砌体墙的开裂破坏规律、承载力等与单片墙规律进行对比分析,对于研究结构层面的抗震性能有着重要意义。本文在单片砌体墙试验基础上,设计3片典型立面形状双肢砌体墙进行低周反复荷载试验,介绍了试件的主要破坏过程及破坏形态,对比分析了各双肢墙体的滞回曲线、承载力等抗震性能差异;结合试验现象建立了砌体墙转动破坏模式下的水平承载力计算方法,并与试验数据进行对比分析。研究表明:非对称立面形状砌体墙承受不同水平方向荷载作用时,抗震能力具有明显的方向性特征;双肢砌体墙的裂缝开展规律及破坏形态总体上与单肢墙结论一致;水平承载力计算方法与墙体实际破坏模式有着较好的对应性,相对于窗间墙受剪破坏有着更为明确的物理意义,承载力计算结果对于单片墙和双肢墙试验值均有着较高的吻合度。研究结果为进一步研究立面形状复杂的联肢砌体墙整体抗震性能提供了试验数据与依据。

      • 1
    • 薄层水流冲刷条件下斜坡土体的临界起动问题研究

      王力, 陈玙珊, 占清华, 王世梅

      斜坡土体侵蚀是丘陵地区和水库岸坡普遍存在的灾害现象,其主要动力因素是降雨或者波浪上爬产生的薄层水流对土体产生的冲刷剪切作用。为探索水流冲刷作用下的斜坡土体临界起动条件,采用自主研发冲刷起动试验装置,开展了斜坡土体的冲刷起动试验和理论研究。通过颗粒染色和高倍数电子显微等技术手段观测了无粘性土颗粒的起动现象,确定了无粘性岸坡土体的起动模式与水流流速的相互关系;探索了不同干密度、不同粘粒含量及不同坡度与粘土斜坡临界起动流速的相互关系,土体的粘粒含量、干密度及坡度对粘性土体的起动流速影响较大,相比于干密度和土体坡度,粘粒含量的大小对粘土斜坡的起动流速影响更为明显。验证了无粘性岸坡土体的临界起动方程,其中滚动起动流速方程具有较好的可靠性;基于粘土的起动模式构建了粘土斜坡的的起动力学平衡方程,推导获得了粘土斜坡半经验半理论的起动流速方程,采用试验结果求解了起动流速方程的相关参数,最终确定的起动流速公式与试验结果拟合度较好,同时验证了起动流速公式是可靠。

      • 1
    • 南京江底盾构施工废弃砂土在同步注浆中的再利用研究

      刘慧刚, 丁建文, 吉锋, 高鹏举, 廖赵胜

      依托南京长江新济洲供水廊道项目泥水盾构工程,针对江底粉细砂地层和岩石地层中泥水盾构施工产生的废弃砂土,研究了其在盾构同步注浆材料中再利用的适用性。通过改变砂土地层弃砂的粒径分布,研究了砂层弃砂粒径分布对砂浆性能的影响;同时针对岩石地层产生的废弃砂土,研究了其颗粒形状对砂浆性能的影响,并对岩层弃砂制备同步砂浆进行了配比优化。结果表明:本工程砂土层弃砂可直接代替原配比中的砂进行再利用,岩层弃砂通过调整配比亦能够满足工程要求;增大砂层弃砂的细度模数和砂粒含量可改善砂浆的流动性,但砂土黏粒含量过大会使砂浆流动性变差、凝结时间缩短和强度降低;岩层弃砂颗粒表面越粗糙,所制备砂浆流动性越差,凝结时间则越短。盾构施工废弃砂土在合适的配比下可应用于同步注浆,砂浆配比应随废弃砂土粒径分布和颗粒形状的变化做出适当调整,本文研究结果对盾构废弃砂土再利用制备同步注浆材料的配比调整与优化具有工程参考价值。

      • 1
    • 多工况荷载作用下内嵌H型钢钢管混凝土柱的受力性能研究

      赵轩, 皮正波, 陶修, 罗崯滔, 聂影, 陈春君, 王宇航

      本文在简单钢管混凝土组合柱中内嵌H型钢,形成新型组合结构柱。为研究新型组合结构的受力性能,拟对其进行纯弯、压弯、压扭、压弯扭四个工况的试验研究。试验过程中为满足加载需要,设计制作了一套可适用于多工况模拟的加载装置。复杂荷载的加载中,对于有轴压参与的工况,控制轴压比为0.24;对于有扭弯的工况,控制扭弯比为0.34。通过对4个试件的加载试验,分析其扭矩-扭转角滞回曲线、弯矩-位移滞回曲线、扭矩-扭转角骨架、弯矩-位移骨架、力学特征以及刚度退化等指标,对结果和产生机理进行了深入分析,结果表明在复杂荷载作用下,其受力性能良好,并提出了在工程实际中使用这种新型结构的基本建议。

      • 1
    • 下弦与撑杆新构型的张弦梁结构抗连续倒塌性能研究

      蒋友宝, 张梦华, 周浩

      由于传统张弦梁结构冗余度较低,下弦预拉索遭受意外作用断裂时,易导致结构发生连续倒塌。通过改进传统张弦梁撑杆、下弦等杆件构型与连接形式,提出了一种新型张弦梁结构。基于ANSYS/LS-DYNA程序平台,采用考虑初始状态的等效荷载瞬时卸载法,对具有不同撑杆交叉角度和交叉撑杆数量的多个新型张弦梁结构模型进行抗连续倒塌分析。结果表明,经合理设计,任一段下弦失效时,新型张弦梁结构均不会发生连续倒塌,但会导致下部撑杆内力骤增,下部撑杆设计需预留较大承载余量;撑杆交叉节点越靠近下弦,交叉撑杆组数越多,新型张弦梁结构抗连续倒塌性能越优越。

      • 1
    • 粉细砂地层双线盾构施工实测地表沉降规律分析与预测

      廖赵胜, 相龙胜, 高顺宇, 丁建文, 刘慧刚

      依托南通地铁二号线某区间盾构隧道施工,针对盾构穿越典型粉细砂地层条件,对双线盾构隧道施工引起的地表沉降开展了现场测试和规律分析,对经典Peck公式在南通地区粉细砂地层中双线盾构施工的适用性进行了探讨,并研究了先行线和后行线土体损失率和地表沉降槽宽度系数的取值及影响因素。研究结果表明在粉细砂地层中,后行线隧道施工对地层的二次扰动效应会引起先行线轴线上方地表沉降的显著增加,且二次扰动效应明显强于其它软土地层,但小于砂土地层;相较于淤泥质土地层,在粉细砂地层中盾构停机对地表沉降的影响更为显著;先行线和后行线施工引起土体损失率比值η1/η2在1~5倍范围内,平均值为2.3,先行线和后行线地表沉降槽宽度系数比值K1/K2在1~2倍范围内,平均值为1.4;砂土、粉细砂和粉土地层中土体损失率比值η1/η2均大于1,η1/η2和K1/K2与隧道覆土深度比(H/D)相关性较弱。

      • 1
    • 持续负温(-5℃)养护条件下含气混凝土性能劣化及孔结构发展规律试验研究

      于博  张戎令, 张戎令

      本实验通过对比负温养护、标准养护条件下五种不同含气混凝土试块在不同龄期下的抗压强度值及内部孔结构,研究分析了持续负温(-5℃)养护条件下含气混凝土抗压强度的发展规律,针对(-5℃)养护条件,基于孔径与孔隙水的关系对此种条件下少害孔的范围进一步明确;并从混凝土内部孔隙分布状况对引气类混凝土普遍存在的强度缺失进行研究。试验结果表明:持续(-5℃)条件养护下对含气混凝土抗压强度增长有明显的制约抑制作用,同相同引气剂掺量下强度均小于标养试块;同种养护条件下,受引气剂影响,强度及掺量间均呈现负相关;基于负温养护环境,虽然高掺量的含气混凝土因浆体内部孔隙数量的增加,混凝土结构整体的密实性减弱,对混凝土自身的强度有一定影响,但引气剂的加入对负温环境混凝土的抵抗抗冻作用仍不可忽视。为了分析负温环境与引气剂掺量之间的平衡性,通过负温下水泥基材料的孔结构发展规律及强度增长制度,在保证含气混凝土抗压强度劣化程度低、孔径结构相对优化的前提下,寻找明确负温(-5℃)条件下含气混凝土的最优掺量。

      • 1
    • 磁性载镧酸化蛭石吸附除磷性能及机理的研究

      刘叶芳, 黄雷, 乐孝楠, 黄瑞敏

      相对传统除磷吸附剂,镧基材料对磷的亲和力强且对环境友好,因而成为近年来新型除磷吸附剂的研究热点。但在实际应用中,镧基材料存在回收难、镧利用率低等问题。因此,在本文中,以酸活化后的蛭石为载体,采用溶剂热法引入Fe3O4赋予其磁性,沉淀法负载镧(La),制备了一种镧利用率高、可高效除磷及磁分离的磁性载镧酸化蛭石吸附剂(LaFeAVE)。通过吸附实验及多种表征手段对经和未经酸活化的磁性载镧蛭石吸附剂(LaFeAVE 和LaFeVE)进行对比分析,以探究二者在结构及除磷性能上的差别。此外,探究了LaFeAVE的吸附除磷机制。结果表明,酸活化可除去蛭石中大部分Al2O3等杂质,使其比表面积增大,提高了La在蛭石上的负载量,LaFeAVE的除磷能力比未改性蛭石提高了15.97倍。LaFeAVE对磷的吸附符合Langmuir等温模型和准二级动力学方程,35 °C下最大吸附量为40.01 mg P/g,是LaFeVE的1.30倍,达到吸附平衡的时间比LaFeVE缩短了一半,在pH值为3.00~8.00的范围内的磷去除率均在93%以上,比LaFeVE 的pH适用范围更广。LaFeAVE的再生性强于LaFeVE,重复再生5次后,对磷的吸附量仅下降20%。静电作用、配位体交换及球内络合反应是LaFeAVE吸附除磷的主要机制。

      • 1
    • 电解锰渣胶结膏体充填材料性能研究

      王再骞, 赵小蓉, 谢秀情, 王茹霆, 黄绪泉

      针对电解锰渣占用大量土地资源、易产生重金属污染等问题,使用电解锰渣基胶凝材料、原状电解锰渣、中粗砂等材料制备电解锰渣自胶结膏体充填材料用以矿山回填。通过测试充填材料水化浆体流动度、试件抗压强度和浸出毒性用以评价该材料性能,并用X射线衍射、扫描电镜进行表征。结果表明,该充填材料浆体流动度达到200mm,流动性能满足充填技术要求;充填材料固化体固化28天抗压强度可达到1.5MPa以上,可以达到矿采场充填体强度要求;充填材料浸出毒性明显降低,主要污染重金属Mn、Co被充分固化稳定,浸出毒性满足地下水标准。固化体XRD及SEM分析发现,该充填材料水化生成的水化硅酸钙、钙矾石等晶体是固化体强度稳定、重金属得以固化的主要原因。研究表明,此方法能有效固化/稳定化电解锰渣,降低环境污染风险。

      • 1
    • 贯通型锯齿状节理岩体剪切力学行为研究

      刘新荣, 曾夕, 许彬, 周小涵, 刘馨琳, 王继文

      为探究一阶起伏角和法向应力对贯通型锯齿状节理岩体剪切强度及变形影响规律,在不同法向应力作用下对含不同一阶起伏角锯齿节理试样进行了室内直剪试验。基于此,建立并验证了一个贯通型锯齿状节理岩体剪切强度估算公式。研究结果表明:①相同法向应力作用下,剪切应力 - 位移曲线可根据其形态特征的不同,分为滑动型曲线、滑动-峰值型曲线和峰值型曲线3类,滑动型曲线和滑动-峰值型曲线可分为非线性缓慢上升阶段、线性陡升阶段、“上凸形”缓慢上升阶段、近似平直阶段和平直阶段,峰值型曲线可分为非线性缓慢上升阶段、线性陡升阶段、“微凸型”上升阶段、脆性跌落阶段和波动缓降阶段;②锯齿节理岩体的破坏模式根据起伏角的不同可概化为滑移破坏、爬坡破坏和爬坡啃断破坏,每种破坏模式下的节理损伤演化过程均可分为3个阶段,即滑移破坏模式可分为压密阶段、克服摩擦阶段和滑移阶段,爬坡破坏模式可分为压密阶段、爬坡滑移阶段和塑性流动阶段,爬坡啃断破坏模式可分为压密爬坡阶段、爬坡啃断阶段和啃断滑移阶段;③对含不同一阶起伏角的锯齿节理岩体,其剪切强度均随法向应力和起伏角的增加而增大,其剪切强度的计算表达式仍然遵循M-C准则。

      • 1
    • 考虑界面过渡区及集料因素的水泥基材料碳化模型

      沈奇真, 潘钢华

      集料和界面过渡区对水泥基材料抗碳化性能有显著影响。本文基于Fick第二定律,提出一个考虑集料和界面过渡区影响的CO2扩散模型,模型中首次引入了界面过渡区的扩散系数并给出了相应参数的计算方法,同时基于质量守恒定律给出了CO2反应模型,并利用该模型研究了荷载作用下C30和C50混凝土中CO2的浓度分布。结果表明,考虑集料和界面过渡区影响能更准确的计算CO2在水泥基材料中的扩散系数及碳化深度值。最后,通过与文献中实验数据比较,进一步验证了理论模型的可靠性。因此,该模型将集料和界面过渡区作为评价混凝土耐久性的重要因素,从而为钢筋混凝土结构的设计和寿命预测提供依据。

      • 1
    • 非饱和橡胶粉土土水特征曲线及颗粒接触状态研究

      周恩全, 崔磊, 姚缘, 左熹

      将废旧轮胎与土混合作为建筑材料应用于土木工程领域是处理废旧轮胎最有前景的措施之一。为了研究废旧轮胎橡胶颗粒改良粉土的效果,以橡胶颗粒与粉土的混合土为研究对象,采用滤纸法测定了橡胶粉土的土水特征曲线,分析不同含水率,橡胶含量对土水特征曲线的影响。结果表明:同一橡胶含量下,混合土的基质吸力随含水率增大非线性减少,呈现出典型的三阶段特征;在高含水率下,基质吸力随橡胶颗粒含量呈现先增大后减少的趋势,当橡胶含量20%时,混合土的基质吸力最大;基于Van Genuchten模型建立了混合土的土水特征曲线模式;基于颗粒接触理论,考虑颗粒比重不同,建立了混合土的接触状态模式,构建了骨架孔隙比描述混合土的非饱和特性,混合土的基质吸力随着骨架孔隙比增加呈现先增加后减小的趋势。

      • 1
    • 非均匀吸放湿过程对建材导热系数的影响研究

      李娟红, 张鹏宇, 王莹莹

      目前针对含湿建材导热系数的研究,预测模型一般假设材料含湿均匀,实验测量多采用均匀增湿方案。但建材实际使用过程中受室内外湿度及气象条件影响,造成其吸放湿过程中湿组分的非均匀分布,相同含湿量下吸放湿过程中的材料导热系数存在差异。本文通过对孔隙特征不同的加气混凝土(AAC)、发泡水泥(FC)、红砖(RB)材料进行增减湿实验,通过控制试件在实验环境中的放置时间获得质量含湿量不均匀的试件,选择瞬态导热系数测量方案,通过分析含湿多孔建材增/减湿全过程导热系数变化趋势,研究非均匀湿分布材料导热系数变化特性。结果表明:AAC、FC、RB加湿过程导热系数相较干燥状态导热系数分别增长279%,266%,106%。含湿量相同的AAC增减湿过程导热系数差值范围约为-20.2%~63.4%,FC差值范围约为14.5%~53.3%,RB差值范围约为-18.0%~37.4%。

      • 1
    • 预留土支护基坑旋转破坏模式下极限抗力上限解

      张辉, 吴曙光, 杨凯丞

      对于支撑式或锚拉式支挡结构,进行预留土辅助支护时,需验算绕支点的抗倾覆稳定性,目前还未找到合理的计算方法。本文基于极限分析上限定理,提出预留土支护基坑的三种可能破坏模式,运用斜条分法对被动区土体进行离散,并构建相容速度场,分别推导了三种破坏模式下基坑抗倾覆力矩的计算表达式,通过算例,采用自编遗传算法分析了支挡结构与土体间摩擦系数、土体粘聚力及预留土几何参数等对破裂角及抗倾覆力矩的影响规律。结果表明:当墙背光滑且土体粘聚力为零时,利用朗肯被动土压力理论计算得到的抗倾覆力矩为一上限解,存在粘聚力时,朗肯被动土压力理论计算值偏于保守,存在摩擦系数时,本文方法相比库伦土压力理论计算结果与实际情况更加吻合,另外,预留土高度相比预留土宽度和坡度对抗倾覆力矩的影响更加显著。

      • 1
    • 考虑分区各向异性和渗流作用的边坡稳定性研究

      张帮鑫, 贾剑青, 赖远明, 王宏图, 辛成平

      土体强度各向异性和渗流作用是影响边坡稳定性的重要因素。为使稳定性计算时边坡土体强度的各向异性更切实际,提出了对成层边坡土体进行分级加载和分区考虑强度各向异性的方法,即:首先根据边坡土体最大主应力方向角的大小分布与成层土相交区域建立初始分区,然后结合有限元计算结果,推导各成层土各向异性强度参数计算公式,并即时计算各分区内土体强度参数;其次,在逐级施加荷载过程中,根据计算所得土体强度参数进一步调整初始分区,通过初分、细分和精分三级控制,确定耦合计算分区和各分区土体强度参数。在此基础上,建立了考虑土体分区各向异性、未分区各向异性和未分区各向同性3种工况的流固耦合模型,分析了边坡体应力场、位移场和渗流场的变化规律和特点,并采用强度折减法计算了边坡稳定性。结果表明:考虑土体分区各向异性时,坡体平均应力最大值较未分区各向异性时有所减小,但较未分区各向同性时有所增大,其渗流域和流速较其他两种工况均有所减小;考虑土体分区各向异性时,计算所得边坡稳定性系数为1.109,比其他两种工况分别下降了2.8%和21.3%。

      • 1
    • 真空预压联合逐级强夯和电渗法的试验研究

      李水江, 汤家郗, 李校兵, 王军, 符洪涛, 刘飞禹

      真空预压联合电渗法常用于疏浚淤泥地基处理,但存在排水板淤堵以及电极腐蚀严重、能耗大等问题,导致该法在实际应用中受限。本文提出真空预压-低能量逐级加能强夯联合电渗法来克服传统联合法的缺陷,通过5组室内模型对比试验,采用孔压消散比PPDR确定强夯启动时间,研究最优强夯启动时间点。试验过程中监测土体的孔隙水压力、排水量、土表沉降和电流强度,在试验前后测量土体含水量、十字板剪切强度及阳极腐蚀量。研究结果表明:与真空预压联合电渗法相比,在真空预压阶段启动强夯可使淤堵土柱开裂,有效提高真空预压的排水效率;强夯后土体表面裂缝减少,整体性更好,电渗固结过程产生的阳极腐蚀量和能耗降低;在PPDR为70%启动强夯,土体的排水量增大11.99%,土表沉降增大41.11%,处理后的十字板剪切强度达到65kPa,获得了更好的处理效果。

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    • 含旋转振子的周期基础对地震弯曲波的隔震作用

      刘冠辰, 张之伟, 黄建坤, 胡雨村

      本文提出了一种含旋转振子的周期性基础(PF)板,用于高层建筑对地震弯曲波的隔震。早期对PF隔震的研究主要是针对平面波。然而,地震波对于周期性基础板结构更易激发弯曲波。本研究突破了以往研究仅针对平面波的局限性,对弯曲波输入的频散关系进行了探究。本文通过有限元法,利用可以考虑板厚影响的SHELL单元,计算了PF板的弯曲波衰减域,系统性地研究了材料参数和几何参数对弯曲波衰减域的影响。通过对三维有限元模型进行弯曲波和地震波入射的数值仿真试验,验证了PF隔震的有效性。研究结果表明,弯曲波衰减域对连杆的宽度和弹性模量变化很敏感;在弯曲波输入下PF的衰减域在10Hz以下,与混凝土基础板相比,PF对弯曲波的隔震效率大于60%,能够作为高层建筑的隔震基础。该新型基础结构形式为高层结构的弯曲波隔震提供了新的参考方向。

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    • 基于遍布节理模型的不同大变形等级层状软岩隧道层理角度影响研究

      潘文韬, 何川, 吴枋胤, 徐迪, 王飞, 杨文波, 寇昊

      为探究不同大变形等级下层理角度对层状软岩隧道的影响,基于九绵高速全线软岩大变形隧道,通过岩石力学试验确定遍布节理模型参数,基于数值模拟,探究了不同软岩大变形等级下(轻微、中等、强烈),层理角度对层状软岩大变形隧道围岩及支护体系受力变形的影响,并通过现场统计的层理角度与大变形情况统计规律对数值模拟的结果进行验证。相关研究表明:(1)层理小角度(0°、15°)与大角度(90°)围岩变形、支护结构受力变形较大,随着大变形等级增大,层理角度引起的围岩支护变化效果越明显。(2)随层理角度增大围岩变形从拱底逐渐转移到右拱腰。围岩变形主要发生在隧道轮廓与层理面相切的位置,拱底以及左拱脚对层理角度变化较为敏感。(3)初支应力偏向以及节理塑性区大致与层理弱面法向一致,随着层理角度的增加,节理的剪切塑性区由拱顶、拱底转移到左拱脚、右拱肩最终偏移到左右拱腰上下位置。初支拉应力比初支压应力对层理角度更为敏感,垂直节理增大了张拉剪切破坏塑性区贯通的风险,但剪切破坏塑性区半径反而有可能减小。(4)现场的统计规律为小角度与大角度大变形等级较高,层理角度为60°以下岩层破坏发生在拱腰以及拱肩,随层理角度增大有向拱肩发展趋势,大角度层理时岩层破坏主要发生在拱腰。

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    • 预制钢骨混凝土柱-钢梁组合节点试验研究

      王其辉, 吴成龙, 李绍辉, 刘继明

      针对装配式混凝土结构中梁柱节点连接构造复杂、施工效率低等问题,设计开发了一种预制钢骨混凝土柱-钢梁组合节点,通过拟静力试验,研究了不同梁端连接方式对新型节点抗震性能的影响。结果表明:不同梁端连接方式的节点试件均为梁端受弯破坏,破坏位置在翼缘连接板处,实现了节点域附近塑性铰外移的效果;翼缘连接板和混凝土的应变受梁端连接方式的影响较大,钢梁腹板、H型钢骨和纵向钢筋的应变受到的影响相对较小;栓焊混合节点和螺栓节点属于半刚性连接,焊接节点属于刚性连接;各试件的滞回性能良好,承载力和刚度退化性能稳定,延性系数在4.03-11.84之间,等效粘滞阻尼系数在0.24-0.36之间。该类型节点具有良好的承载能力和抗震性能,满足现有抗震设计要求。

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    • 生态混凝土绿色护坡植生性与耐久性研究

      王家庆, 吴健生, 黄凯健, 王佳梁

      大孔隙护坡生态混凝土作为传统边坡防护混凝土的替代品,在实际工程中可有效保护服役地区的边坡生态环境,具有较好的生态和社会效益。本文通过植生性能、耐久性试验及微观机理分析研究大孔隙护坡生态混凝土内部碱环境的关键调控方法。研究结果表明:(1)复合降碱方法可以实现较好降碱效果;(2)降碱处理后的大孔隙护坡生态混凝土与黑麦草和高羊茅具有很好的匹配性,满足植被的生长需求。(3)植物生长前后,生态混凝土的抗压强度及孔隙率未产生显著变化。综上,生态混凝土碱环境调控方法与草种协同技术的提出有利于大孔隙护坡生态混凝土的性能提升,进一步推动促进“绿色可持续型”生态混凝土材料在护坡工程中的实际应用。

      • 1
    • 基于车桥振动的桥梁振型识别及主梁挠度计算方法

      亓兴军, 亓圣, 王珊珊, 丁晓岩

      根据桥梁间接测量法的基本原理,对一座三跨连续梁桥建立车桥振动的有限元模型,提取车辆匀速通过桥梁时接触点竖向加速度时程响应,采用快速傅里叶变换得到加速度频谱图,应用峰值拾取法识别出桥梁的前三阶频率;利用带通滤波技术从接触点竖向加速度响应中提取与桥梁频率相关的分量响应,通过希尔伯特变换得到测试桥梁的前三阶振型,与有限元理论振型进行比较,结果表明在车速为4m/s和8m/s时前三阶识别振型的MAC(模态保证准则)均大于0.99;基于桥梁有限元模型将识别的振型进行质量归一化,计算主梁的测试位移柔度矩阵,设计桥梁标准荷载试验方案,利用柔度矩阵预测主梁在试验荷载下的挠度,并与理论挠度进行比较,结果表明车速为4m/s和8m/s时预测挠度与理论挠度误差均小于5%,满足工程精度要求。为车桥耦合振动间接测量法在实际工程中的进一步应用提供了重要的基础理论参考。

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    • 低活性矿渣内养护水泥砂浆的自收缩与电阻率相互关系

      杜玉会, 李双喜

      用预吸水低活性矿渣作为内养护材料替代细集料,研究低活性矿渣内养护砂浆的自收缩与电阻率变化规律,揭示两者的相互关系。并从微观角度研究低活性矿渣内养护的机理。研究结果表明:随着低活性矿渣掺量的增加,砂浆早期强度降低幅度大,但随着龄期的延长,砂浆中后期强度降低幅度小于早期降低幅度,建议低活性矿渣合适掺量为细集料质量的15%-25%;低活性矿渣内养护对砂浆电阻率发展影响明显,在凝结硬化前,浆体电阻率随低活性矿渣掺量的增大而增大;在凝结硬化后,浆体电阻率随低活性矿渣掺量的增大而减小;低活性矿渣内养护能有效抑制浆体各阶段的自收缩,尤其在快速收缩阶段和短暂膨胀阶段作用最为明显,同时36h后的电阻率与自收缩有很好的对应关系,即可通过电阻率发展趋势预测自收缩的变化情况;低活性矿渣内养护砂浆的界面过渡区相比较普通砂浆更致密均匀,优化了浆体的界面过渡区并细化砂浆基体孔结构,降低100~1000nm之间的大毛细孔,增加了凝胶孔和小毛细孔的含量,平均孔径显著降低。

      • 1
    • 次氯酸钠消毒中磺胺二甲氧嗪的降解与风险评价

      丁朋飞, 陆金鑫, 汤慧俐, 郑璐, 杜尔登, 彭明国

      自来水原水中新兴污染物的存在对饮用水水质安全提出新的挑战。对典型磺胺类抗生素磺胺二甲氧嗪(Sulfadimethoxine,SDM)在次氯酸钠消毒过程中的氯氧化反应进行研究,考察余氯初始浓度、溶液pH值、氨氮、无机阴离子对反应的影响,探究SDM氯氧化降解机理,评估其生态风险。结果表明,在SDM初始浓度15 μmol.L-1、余氯初始浓度60 μmol.L-1的条件下,120 s内SDM去除率达到95.9%,降解过程符合准二级反应动力学。降解速率常数随着氨氮浓度增加而减小,随余氯初始浓度增大而增大,背景阴离子Cl-、NO3-、SO42-对反应影响甚微,HCO3-、CO32-对反应有抑制作用,中性条件下有利于SDM氯氧化反应。基于高分辨质谱HRMS Orbitrap解析出9种降解中间产物,降解过程中发生氯代反应、脱甲基反应和羟基加成反应等。SDM在消毒过程中的完全去除并不意味着生态风险的有效削减,对饮用水水质安全构成潜在风险。

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    • 侧压竹集成材梁受剪承载力试验研究

      邓谋韬

      竹集成材是一种融入了现代加工技术且强质比高、环保美观的工程复合竹。我国对竹集成材的研究及应用起步较晚,其抗剪性能的研究较为复杂且较少,该文为研究剪跨比对侧压竹集成材梁受剪承载力的影响,以剪跨比为变化参数,设计了剪跨比分别为0.75、1.0、1.5、2.0和2.5的5组(每组3根)竹集成材梁进行四点弯曲试验,研究侧压竹集成材梁在荷载作用下的变形特征、破坏形式及剪跨比的影响规律,探究竹集成材梁抗剪性能的影响因素及其承载能力的计算方法。研究表明,竹集成材梁具有较高的承载力和刚度;其受剪承载力与剪跨比有关;其破坏形式主要为两种,当剪跨比由小到大变化时,竹集成材梁的破坏形式由层间剪切破坏向弯曲破坏变化;当剪跨比小于1.5时,发生层间剪切破坏,而大于等于1.5时,发生弯曲破坏。提出了竹集成材梁的受弯承载力、受剪承载力和弹性变形计算公式,并与实测值进行对比吻合较好。

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    • 桥梁温度作用与效应2020年度研究进展

      肖林

      温度作用是桥梁结构在建造、使用过程中需要考虑的重要荷载。随着交通网络的延伸,越来越多的桥梁结构受到严酷的环境温度作用,同时桥梁交通环境复杂化也使得桥梁遭受火灾并发生损失的几率增大。深入研究桥梁环境与火灾温度场,识别其作用与效应,有利用从设计、建造与养护等方面保障桥梁结构安全。本文就国内外2020年度桥梁环境温度作用、温致效应、桥梁火灾作用与效应方面最新研究进展进行梳理与总结,并基于以上最新研究进展,对未来桥梁温度作用与效应方面研究热点和方向做了展望。

      • 1
    • 冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结性能试验研究

      李星儿, 苗吉军, 曾在平, 陈超

      为研究冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结滑移性能,以冻融循环次数、钢管壁厚、混凝土强度等级为变量,共设计21个试件进行推出试验。试验分析了冻融损伤作用下圆钢管混凝土柱粘结强度、荷载滑移及钢管应变的变化规律。试验结果表明:经冻融循环作用后的圆钢管混凝土柱荷载-滑移曲线与未经冻融试件荷载-滑移曲线趋势相似,均可分为上升段、下降段、残余段;受冻融循环作用影响圆钢管混凝土柱界面粘结性能下降,粘结强度与冻融循环次数成反比,界面滑移量总体呈上升趋势;增大套箍系数可增加试件界面粘结强度,提高圆钢管混凝土柱抗冻性能。根据试验结果,提出考虑冻融循环次数和套箍系数的圆钢管混凝土柱粘结强度计算表达式,计算结果与试验结果吻合良好。

      • 1
    • 基于松动圈理论的软岩大变形隧道锚杆支护优化研究

      王睿, 张煜, 黄晓东, 邓祥辉, 袁岽洋, 丁潇

      高地应力软岩区修建隧道时,由于软岩自身强度低、膨胀性强,又受高地应力挤压,若施工措施不当易发生软岩大变形,给工程建设带来巨大困难。根据围岩松动圈理论,采用统一强度准则,考虑中间主应力的影响,分析围岩应力状态,得到适用于软岩大变形隧道围岩松动圈半径计算公式。对安岚高速谢家坡隧道围岩进行弹塑性分析得到,软岩大变形隧道围岩松动圈沿横断面分布并不均匀,呈边墙大拱顶小的趋势,且随大变形级别的升高和支护反力的减小而增大。结合现场测试得到II级大变形松动圈厚度拱顶处为6.5~7.0m,边墙处为7.0~7.5m;III级大变形松动圈厚度拱顶处为7.5~8.0m,边墙处8.0~8.5m;并以松动圈厚度为依据优化系统锚杆长度。对优化段监测可见围岩变形显著减小,稳定性有效提高。

      • 1
    • 部分组合混凝土夹心板在温度作用下的力学行为

      梁建国, 雷灵芝, 王吉波, 李诚鄀, 刘宇新

      为了减轻混凝土夹心板作为建筑围护结构时因承受内外叶温度差作用而导致墙体开裂或破坏的情况,对混凝土夹心板在温度作用下的内力和变形进行了研究。将混凝土夹心板内外叶连接件匀质化,并假设内外叶混凝土只产生弯曲变形且内外叶的弯曲曲率不同,推导出混凝土夹心板的界面应力的解析解,从而得到夹心板内外叶最不利截面位置以及内外叶内力和挠度的理论计算公式,并用有限元软件ABAQUS对理论公式进行了验证。结果表明:理论公式与有限元分析结果吻合较好,且部分组合混凝土夹心板内外叶的跨中最不利截面内力与连接件刚度无关,跨中最大挠度随连接件刚度增大而增大,但增大幅度很小。

      • 1
    • 胶凝砂砾石材料参数概率统计和相关距离分析

      徐 通, 孙 伟, 何蕴龙, 陈贤颖, 林沛元

      胶凝砂砾石坝筑坝材料具有较大的变异性,有必要研究其参数概率分布形式。通过三座实际工程现场试验资料的分析,基于 或K-S有限比较法,对胶凝砂砾石材料参数进行了概率统计分析,提出了参数分布的推荐概型:推荐采用正态分布作为密度的分布概型;采用对数正态分布作为弹性模量的分布概型;推荐采用对数正态分布作为强度的分布概型;推荐采用 分布作为泊松比 的分布概型。另外,文章还对胶凝砂砾石坝相关距离问题进行了探讨,指出其竖直向相关距离可取0.5~2.0m,水平向可取5~30m。

      • 1
    • 南通地铁盾构下穿既有建筑诱发基础沉降分析

      张斌, 王瑞, 汪优

      针对盾构机下穿既有建筑问题,以南通地铁1号线环城东路站至中级人民法院站盾构区间下穿森大蒂花苑老旧居民区为研究对象。基于现场沉降监测,进行盾构施工对既有邻近建筑基础沉降的影响分析,针对盾构隧道下穿该老旧居民区进行数值模拟,综合考虑上部建筑荷载及盾构施工对围岩的扰动,对建筑物基础沉降进行了分析。结果表明:盾构机在高富水砂土、粉土中掘进时,由于对地层的扰动和孔隙水消散等原因,易使机头扭转,造成掘进不稳定,最终引起地表沉降;而通过设置合理的土压力值,保持掘进面平衡,尽量使盾构机平稳通过,同时做好注浆、衬砌与地层间缝隙填充等工作,能够有效减小盾构引起的地表沉降。

      • 1
    • 南京长江漫滩废弃粉土改良填筑路基试验研究

      张赛, 章剑青, 尚石磊, 丁建文, 李耀宇, 邱近哲

      为实现基坑开挖废弃粉土的资源化利用,研究了水泥、石灰改良长江漫滩粉土路基的工程力学特征以及稳定性。通过击实试验、无侧限抗压强度试验、水稳性试验以及微观试验,分析改良粉土的强度特性及耐久性变化规律,论证长江漫滩粉土作为路基填料的可行性。试验结果表明:掺加水泥、石灰后,土体力学性能得到大幅改善;不同掺量下浸水5d后,改良土的水稳系数均大于0.6,水稳系数随水泥掺量的增加而增加,随石灰掺量的增加先增大后减小。微观试验表明,水泥、石灰在土体中生成的胶凝物质,对土颗粒具有包裹和联结的作用。综合考虑改良土的强度和水稳性,长江漫滩粉土经过改良后可以作为路基填料,建议水泥、石灰改良土的最佳组合配比为6%水泥+6%石灰,在此掺量下,改良土体的28d无侧限抗压强度为2.05MPa,浸水5d后的水稳系数为0.76,具有较好的路用力学性能。

      • 1
    • 基于2.5维有限元-完全匹配层技术进行隧道振动建模分析

      赵立财, 陈希舜

      为解决隧道受周围区域复杂影响的三维性隧道动力模拟性问题,基于有限单元法,采用2.5D技术和应用完全匹配层(PML)处理由有限单元网格截断的边界,提出了一种针对超长隧道结构动态性能模拟的高效、精确解法。由于结合2.5D技术、有限单元法(FEM)以及完全匹配层(PML)的方法并不常见,推导了2.5D技术和有限单元法(FEM)结合法的方程,并着重说明了其与2.5D技术和完全匹配层(PML)结合法的兼容性。在简要介绍模型之后,通过与常用数值模型(MEF-MEC)和半解析解(PIP)法的结果验证示例以证明模型的准确性。最后,进行了一些参数研究以评估隧道和土体性质对土体振动的影响。研究结果表明,提出的2.5D MEF-PML方法能够解决有限元法不能处理无限域的缺点,并且相较常规 PML法精度显著高,在隧道动力分析时能够准确考虑隧道周围区域因素的影响。

      • 1
    • 土工构筑物的逆几何可靠性分析算法

      吴兴征, 刘赫

      针对特定场地下土工构筑物的正常使用极限状态,考虑钻孔灌注桩、抗浮锚杆或CFG桩单桩荷载-位移测试曲线间的离散性,将拟合这些测试曲线得到的回归参数集视作随机变量。基于几何可靠性算法框架,运用高斯Copula函数联合分布模型实施由标准正态空间到原始物理空间中随机变量的表征转换,构建基于概率密度等值线的逆几何可靠性算法。该算法假定描述随机变量服从正态分布的某一参数(均值或变异系数)为未知,给定目标可靠指标可推求随机变量的概率密度等值线。通过极限状态方程限定概率密度等值线的几何轮廓,可求解特定目标可靠指标下随机变量的未知均值或变异系数,并求出相应的安全系数。当随机变量服从其它非正态边缘分布时,等值线的几何轮廓仍由一系列离散点近似表征,逆可靠性分析同样适用。建议的算法主要用于解决随机变量的部分统计参数缺失或不完备的难题。给定目标可靠指标时可根据构筑物重要性等级进行安全系数校准。

      • 1
    • 湿热地区生物炭透水混凝土的热湿性能研究

      吴维, 谭康豪, 周祖衡, 汪俊松

      透水混凝土因其丰富的孔隙结构而具有良好的渗透和调湿性能,不仅能渗透降雨减少地表径流,同时可以在内部截留一定的水分并利用水分蒸发降低表面温度。为提高透水混凝土的保水性以延长其降温效果,利用农业废弃物制成生物炭作为保水填料,并按照一定质量比例取代水泥制备出生物炭透水混凝土,分析了生物炭掺量、类型对透水混凝土力学性能的影响,进而在最佳掺量条件取代率下探讨了生物炭对透水混凝土的热物参数和吸水蒸发降温性能的影响。结果表明:当掺入量生物炭取代率小于5.0%时,研磨后的超细炭颗粒可以充分发挥填充和内固化效应,有效地提高透水混凝土的力学性能;生物炭的掺入对其发射率影响并不显著,但却降低了反射率和导热系数;得益于生物炭较高的比表面积和丰富的孔隙,添加到透水混凝土后可以显著提高其毛细吸水能力和保水能力,而额外吸收的水分可有效降低其表面温度3-6℃,延长维持14-18h的蒸发冷却效果.

      • 1
    • 木质桥梁2020年度研究进展

      赵冉, 张锐, 胡棚, 陈可道

      木质桥梁是指以木材为主要建造材料的桥梁,具有绿色环保、轻巧美观、施工便捷、性能可靠等优点。近年来,由于我国森林资源逐渐恢复,现代木结构的加工、防腐和连接技术也不断提高,木桥成为中小跨径桥梁建造的理想桥型。为了能够更好地适应当前桥梁建设形势,推动木桥应用与发展。本文就木桥应用现状、木质桥面板技术、木桥的检测与加固技术与木-混凝土组合桥梁等方面进行总结。希望对广大木桥工作者有所帮助。

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    • 2020年预制装配式混凝土桥梁结构研究综述

      许子宜, 张子飏, 徐腾飞

      预制装配式桥梁凭借施工质量好、对环境的影响小、现场作业时间短、施工安全水平高等优势,已成为中国桥梁建设的重要发展方向。预制装配式混凝土桥梁既适合于交通复杂的城市道路桥梁,也适合于施工环境艰苦的铁路桥梁建设。本文通过文献调研的方式,梳理2020年度国内外预制装配式混凝土桥梁的研究进展。根据桥梁结构类型,从上部结构与下部结构两个方面论述了该领域内的新技术、新构造以及典型工程应用。经过本文粗略总结,在上部结构中,节点的连接构造、抗裂性能与耐久性得到了学者的广泛关注;z哎下部结构中,随着预制装配式体系在高烈度地震区桥梁的中应用,预制装配式桥墩的构造与抗震性能是目前研究的一个热点。下部结构的耐久性与抗裂性能仍有待提升。

      • 1
    • 2020年度桥梁评估与加固研究进展

      张方

      由于大规模建设时期,经济高速发展带来的桥梁建设需求与落后的技术储备之间的矛盾,今后10到30年,我国将面临日益增长的桥梁检修压力。基于桥梁评估与加固领域的最新研究进展,本文介绍了包括桥梁主要病害监测技术的化学方法和物理方法以及传感器技术及信号处理技术在内的桥梁健康监测技术及装备;对比了基于时变可靠度理论和基于历史数据的桥梁健康评估方法,并论述了结构参数反演相较于人工智能的重要意义;介绍了针对抗弯、抗剪、抗震的局部加固方法,附加结构体系的整体加固方法,及电化学除氯技术等养护方法;介绍了网络级和项目级的维修加固决策方法。考虑到强学科交叉特性,对一些先进的传感器、信号处理技术及评估理论也进行了着重介绍,旨在厘清其间内在逻辑,或许能够起到一定的灵感和思路启发作用。

      • 1
    • 2020年度桥梁文化遗产的规划与保护研究进展

      张方, 邓捷超, 张开权, 杨倩, 钱永久

      在世界文化交融的进程中,各国都更加重视本国的文化遗产保护,其中桥梁文化遗产作为一类人类综合活动的遗产具有交通遗产、建筑遗产、城市规划遗产、工业遗产等的诸多属性,越来越受到世界各国的重视。但是,就目前来看,相对于其它文化遗产,在全球范围,对桥梁文化遗产的研究和实践都还不成熟,并未形成体系。通过对我国近20年古桥、古桥文化及其相关研究的统计可以清晰地看到我国目前桥梁文化遗产研究的整体现状。并且,基于对2020年度国内外桥梁文化遗产研究成果的归纳、分析,阐述和总结了2020年度桥梁文化遗产国内外研究进展情况,对未来桥梁文化遗产的规划和保护进行了展望。

      • 1
    • 钢结构桥梁疲劳2020年度研究进展

      张清华, 劳武略, 崔闯, 卜一之, 夏嵩

      钢结构桥梁具有轻质高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是我国桥梁工程的重要发展方向。但工程实践表明,疲劳与断裂是导致结构服役性能降低甚至引发灾难性事故,仍是制约钢结构桥梁发展应用的关键因素。国内外学者从不同的角度对于钢结构桥梁疲劳问题进行了深入系统的研究,现聚焦疲劳失效机理与抗力评估方法、抗疲劳设计与建造技术、环境因素及其疲劳抗力效应机制、疲劳裂纹识别与监测检测、疲劳开裂处置与性能强化等主要方面,对2020年度国内外学者在相关领域所取得的最新研究进展进行总结,梳理亟待解决的关键问题以及下阶段的研究重点。结果表明:钢结构桥梁疲劳问题是学术界和工程界的研究热点,在对疲劳性能分析评估理论方法、抗疲劳设计和长寿命结构、抗疲劳建造技术、疲劳损伤监测与疲劳微裂纹检测识别、剩余疲劳寿命预测与疲劳性能强化进行研究的基础上,构建钢结构桥梁全寿命周期抗疲劳技术,是本领域的研究重点和重要发展方向。

      • 1
    • 桥梁抗爆与抗火2020年度研究进展

      崔闯, 杨正祥, 王昊, 张清华, 卜一之, 夏嵩

      近年来能源交换的需求量随各区域经济的飞速发展而不断增大,装载运输“燃、汽、爆、化”的危化品车辆日益增加,由车辆导致的爆炸或火灾层出不穷,桥梁结构的运营安全受到严重威胁。作为桥梁防灾的热点问题,国内外学者在桥梁抗爆与抗火领域进行了卓有成效的研究,现以2020年发表的中英文论文为主,对国内外学者在爆炸冲击荷载试验与数值模拟方法、桥梁火灾试验与模拟技术、桥梁抗爆性能及劣化机理、火灾下桥梁损伤机理与安全评估、桥梁抗爆安全评估方法、过火后桥梁性能演化与灾变机制等方面所取得的研究成果进行扼要综述,通过系统分析表明:爆炸试验技术与结构高应变率下的力学特性研究、复杂火灾环境下桥梁结构断面温度传递与分布规律、多灾耦合作用下桥梁结构的损伤演化、灾变机制和桥梁结构安全评估体系等方面的研究欠缺和迫切需要。为保证桥梁结构在全寿命周期内的服役安全,爆炸、火灾等极端荷载条件下的结构特性和运维安全是当前构建桥梁运维安全保障体系中的重中之重。

      • 1
    • 2020年研究进展:轨道交通桥梁减振降噪

      李小珍, 郑净, 毕然, 张迅, 罗浩, 曹智扬

      随着高速铁路与城市轨道交通的快速发展,振动与噪声问题愈发突出。传统直立式声屏障对轮轨噪声降噪效果明显,但当列车运行速度超过250km/h时,其噪量不足,为此,我国高速铁路正力推全封闭声屏障的建设。同时,近年来,钢桥或钢-混组合桥在我国高速铁路和城市轨道交通中逐步得到广泛应用,钢桥或钢-混组合桥的声辐射能力更强,具有频谱宽、幅值大和难控制等特点,因此,在环境敏感区域建造钢桥或钢-混组合桥亟待解决其噪声控制问题。围绕“高速铁路声屏障降噪性能与动力特性”和“钢桥减振降噪”两个研究方向,本文简要评述该方向的研究动态及发展趋势。

      • 1
    • 2020年度桥梁结构数值分析研究进展

      周凌远

      随着计算机技术不断发展及计算理论研究的深入,数值方法成为了分析桥梁结构力学行为的主要的方法。通过桥对梁结构的数值模拟,能获得在各种复杂作用下的力学行为和响应,在效率和适应性方面远高于解析方法和模型试验。以近年来国内外相关的研究文献成果为基础,对数值分析技术在桥梁结构分析中的应用及最新研究成果进行了综述。重点关注了与桥梁结构主要力学行为分析相关的有限元数值模拟相关的理论与方法,对桥梁结构数值化模拟方法中的梁的理论最新研究方向、主流的非线性分析方法与技术、桥梁结构材料的多种数值化本构模型研究进展,桥梁结构腐蚀环境下力学性能的时效性、耐久性评价的有限元方法,以及基于梁理论的组合结构的数值模拟方法等最新研究成果进行了综述,对这一领域需要进一步研究和解决的问题进行了讨论及展望。

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    • 车-桥耦合振动2020年度研究进展

      李小珍, 王铭, 晋智斌, 朱艳, 邱晓为

      车-桥耦合振动的主要研究内容包括轨道不平顺作用下的车-桥耦合振动及随机振动、风-车-桥耦合振动、地震-车-桥耦合振动、新型轨道车辆-轨道梁耦合振动等方面。当前,我国铁路桥梁建设面临更大跨度、高速度、高舒适度等新的挑战,在风荷载及列车荷载等外部激励作用下,车-桥间相互作用越发显著。如何准确预测实际复杂风环境下车-桥耦合系统动力响应及高速列车的行车走行性,并为桥梁设计、线路运营、维护及管理提供技术指导,成为2020年度车-桥耦合振动领域的研究热点和发展趋势。

      • 1
    • 基于深度学习三维重建技术的建筑施工进度管理自动化系统构建

      苏阳, 毛超, 郭鹏飞

      随着建筑工程项目管理复杂程度的不断提升,越来越多自动化、智能化的施工进度方法受到传统管理领域的关注,然而现有的主流方法受到成本高昂且使用复杂等限制难以适用于复杂的建筑施工进度管理场景。本研究通过对比各类三维重建技术特点,搭建了基于深度学习三维重建技术的建筑施工进度协同管理自动化系统(DLR-P)。系统通过高速摄像头采集施工现场实时图像信息完成由二维信息到三维信息的重建,并结合BIM动态模型技术实现了对于建筑施工进度的自动化管控。针对该系统,本研究以重庆市巴南区某项目施工现场为例展开实证研究,并对系统运行过程中的各项数据进行了验证分析。结果表明,DLR-P系统平均三维重建时间为61秒满足基本进度管理需求,能够实现建筑施工进度自动化管理,有效提升了建筑施工进度管理效率。相较于目前已有的管理方式,其在运行成本以及使用便捷性方面均表现出较大优势。

      • 1
    • 超高性能混凝土(UHPC)在桥面板体系中的应用进展

      夏嵩, 陈柳, 杨旭

      超高性能混凝土(UHPC)与正交异性钢桥面板的组合是近年来桥梁工程中新材料、新构造研究的典型范例。由于UHPC桥面板的刚度较大,它可以有效减小桥面板中的局部变形,从而明显降低正交异性钢桥面板中的疲劳应力幅,改善其抗疲劳性能。本文从新构造、剪力连接件性能、组合桥面板基本力学性能、组合桥面板疲劳性能及UHPC材料与构件力学性能等几个方面对UHPC-正交异性钢桥面板组合体系的研究进展作一综述,其内容主要为2020年以来发表的工作,部分兼及更早一些的研究成果。

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    • 桥梁健康监测2020年度研究进展

      单德山, 罗凌峰, 李乔

      桥梁健康监测系统利用通讯传感设备远程记录运营中的结构持续响应,通过对信号数据的处理分析实现桥梁结构的实时预警与安全评估,从而达到保护结构正常运营、延长结构使用寿命、指导桥梁结构管养与维护决策的目的。桥梁健康监测技术作为桥梁工程领域新兴的分支,已逐渐成为一个热门研究方向。为了促进该领域研究进一步发展,指导健康监测系统在桥梁工程中更高效的应用,对桥梁健康监测系统的信号降噪、信号预警、模态参数识别、有限元模型修正、损伤识别、状态预测与评估等关键技术方法的研究现状进行了详细介绍,并对2020年度内相关研究进展及应用进行了总结与评述,最终发现机器学习方法正越来越广泛地应用到桥梁健康监测各项关键技术的现阶段研究中。

      • 1
    • 基于Vine Copula函数的风浪要素联合概率分布模型

      王望, 朱金, 康锐, 李永乐

      随着全球气候变暖的加剧,极端气候现象的频率和强度均可能加大,这对海岸和近海结构的安全性来说是不利的。本文基于我国东海的连云港海洋观测站实测风浪数据和Vine Copula理论,建立了风浪要素中风速、波高、波浪周期、风向和波向五维随机变量之间的联合概率分布模型。首先,采用极大似然法确定各风浪要素边缘分布模型参数,通过AIC信息准则和均方根误差RMSE进行拟合优度评价,由此来建立风浪要素的边缘分布。其次,采用带有基于残差的高斯似然函数的贝叶斯框架来估计二维Copula函数的参数,结合AIC信息准则进行拟合优度评价并确定最优Copula函数。绘制了最优联合分布概率密度图,并与二维频率直方图进行对比评价模型效果。最后,采用Vine Copula函数建立多维联合概率模型并结合AIC值评价其拟合优度。研究表明,本文建立的Vine Copula模型可以较好的刻画风速、波高、波浪周期、风向和波向五维随机变量之间的联合概率分布。

      • 1
    • 基于双面剪切试验的铝合金板-混凝土界面粘结滑移性能

      陈钰, 黄海林, 姜德文, 张明亮

      铝合金板具有强度高、耐蚀性及延性好等优点,可用于潮湿、高寒等复杂恶劣环境中混凝土结构的加固,但铝合金板-混凝土的界面性能是影响铝合金板加固混凝土结构效果的关键。基于此,完成了48个铝合金板-混凝土试件的界面双剪试验,分析了铝合金板厚度、铝合金板粘结长度以及结构胶种类对界面破坏机理、剥离承载力、粘结剪应力及滑移演化规律的影响。结果表明:增加铝合金板厚度、铝合金板的粘结长度以及采用低弹模的结构胶能有效提高界面的剥离承载力,但铝合金板粘结长度应控制在有效粘结长度范围内;试件的滑移量随着粘结长度的增加而增大,且铝合金板厚度越厚,试件的滑移量越低。采用双直线模型、双曲线模型、Nakaba模型与试验结果进行对比分析,结果表明:Nakaba模型与铝合金板-混凝土粘结滑移曲线整体吻合较好。

      • 1
    • 渗流作用下粉土质砂潜蚀演化特征与预测模型研究

      陈勇, 闵泽鑫, 夏振尧, 隆海鹏

      长期渗流作用下土体发生内部潜蚀常会诱发结构变形甚至破坏。利用自主研发的渗流装置开展砂土潜蚀试验,研究渗流作用下不同初始孔隙比粉土质砂的颗粒流失过程及潜蚀演变特征,并阐明各影响因素的作用机制,建立了颗粒流失量随水力梯度和时间增长的预测模型,继而基于颗粒级配试验和三相关系推演,揭示了粒度分布与孔隙比的变化规律。研究结果表明:(1)渗流作用易导致砂土内部细颗粒和砂粒均有流失并逐渐形成优势渗流通道,诱发砂土局部坍塌并在持续潜蚀后呈现整体不均匀沉降变形,直至水压主要沿优势通道消散时达到潜蚀稳定;(2)初始孔隙比或密实度是影响土体潜蚀程度的主要内部因素,直接改变了颗粒移动的起动水力梯度、流失速率、累积总质量以及土样沉降变形量,水力梯度增大会加快颗粒流失、通道形成和潜蚀稳定;(3)建立的预测模型拟合度高,能较好的反映上述演化特征以及初始孔隙比和水力梯度对颗粒流失发展规律及稳定时间的影响;(4)潜蚀对粉土质砂物理状态的影响表现在孔隙比总体增大而颗粒粒径的不均匀性会降低。

      • 1
    • 间断级配吹填珊瑚砂剪切和颗粒破碎特性

      徐刚敏, 吴杨, 吴毅航, 黄义正, 曾润, 廖静容, 李能

      岛礁地基是通过水力吹填的方式建造而成。吹填地层中常存在大小颗粒共存的间断级配状态,颗粒级配的间断条件对吹填珊瑚砂的力学特性有显著影响。本研究针对吹填珊瑚砂开展了一系列不同有效围压、相对密实度和含砾量的三轴排水剪切试验,探明间断级配珊瑚砂砾混合料在静力荷载作用下的强度与变形特性,并分析珊瑚砂砾混合料颗粒破碎的演化规律。试验结果表明,试样的应力-应变关系曲线样式受到围压和密实度的显著影响,珊瑚砂砾混合料的峰值摩擦角和峰值剪胀角均伴随着有效围压增大而减小,随密实度增大而增大。同一有效围压水平下,密实程度不同的珊瑚砂砾混合料强度随着含砾量的增加表现出不同的增长规律,这可能与珊瑚砂砾混合料中粗细骨料接触状态和组成比例有关。另外,本研究探明了剪切过程中不同含砾量条件下珊瑚砂砾混合料的塑性功与相对破碎指数的关联性,建立了相对破碎指数Br与塑性功Wp的相关函数。

      • 1
    • 混凝土桥梁的耐久性2020年度研究进展

      占玉林, 斯睿哲, 臧亚美

      近年来混凝土桥梁的耐久性引起了广泛的关注并一直是桥梁研究的热点之一,混凝土桥梁的耐久性直接影响到长期服役桥梁的安全性和使用寿命。目前混凝土桥梁耐久性的研究主要分为两个方面:①从材料的损伤机理层面入手研究桥梁构件材料的破坏方式和影响因素,分析混凝土桥梁材料的耐久性影响作用机理;②从桥梁结构的整体出发研究桥梁耐久性能的设计、评估以及桥梁的养护方案等,探究提高混凝土桥梁结构耐久性的措施。为了全面掌握混凝土桥梁的耐久性的研究动态,本文从混凝土桥梁的设计、桥梁混凝土材料的耐久性研究、混凝土桥梁的钢筋锈蚀研究、混凝土桥梁的耐久性提升技术、不同服役环境对桥梁耐久性的影响、长期服役性能评估及寿命预测等方面,对2020年国内外学者关于混凝土桥梁耐久性的论文进行梳理,探讨未来混凝土桥梁耐久性的研究重点和发展方向。

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    • 2020年钢-混组合结构桥梁研究新进展

      卫星, 肖林, 温宗意, 康志锐

      钢-混组合结构桥梁作为可实现可持续桥梁工程的结构形式之一,有良好的综合技术经济效益和社会效益,日益受桥梁工程界所欢迎。钢-混组合结构能充分发挥混凝土和钢材各自的材料性能优势,以其整体受力的合理性、经济性、便于施工等突出优点,已广泛应用于结构工程许多领域。为促进我国桥梁建设向装配化、绿色化及智能化的转型升级,在中小跨度桥梁中推广使用钢-混组合结构面临机遇与挑战。从两大类方向对国内外2020年度文章进行搜集、分类、回顾、综述,包括各式常用剪力件研究以及组合梁研究。剪力连接件研究内容涵盖栓钉连接件、PBL连接件、螺栓连接件、进连接件的基本力学性能,以及连接件的耐久与退化性能;组合梁研究进展包括论模型研究,组合效应与空间行为研究,组合梁负弯矩区性能研究,组合梁动力特性研究,组合梁劣化性能与检测加固研究,组合梁施工方法研究。

      • 1
    • 桥梁施工监控2020年度研究进展

      杨永清, 高玉峰, 黄胜前, 吴斌斌

      桥梁施工监控是桥梁施工技术的重要组成部分,是确保桥梁施工质量的关健,是桥梁建设的安全保证,已成为桥梁工程领域研究的重要内容。通过文献调研的方式,以“施工控制/监测/监控”、“施工控制理论/方法”、“施工监测系统”、“智能监测”等为关键词,在Web of Science、Science Direct及中国知网上搜索、整理了2020年度发表的六十余篇科研论文,主要对国内外学者在桥梁施工控制理论方法、施工控制参数识别和状态预测、桥梁施工监测系统与智能监测等方面取得的研究进展进行了归纳、梳理和总结,并对今后桥梁施工控制研究的热点进行了展望。

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    • 钢桥部分新进展

      郑凯锋

      为了促进钢桥技术的发展,系统梳理了近年来国内外钢桥领域的研究热点与前沿。首先回顾了我国大型钢桥一年来的重要建设成就与技术进步,然后分别对钢桥领域主要研究方向取得的最新进展进行了系统总结,同时对钢桥领域各方面所做出的诸多具有开创意义的工作进行了详细介绍,以期对钢桥领域的工程应用与学术研究提供主要信息与借鉴。

      • 1
    • 桥梁基础工程2020年度研究进展

      江昕宇, 武守信, 冯君, 李小刚, 李毅

      桥梁基础的作用是将来自于桥梁墩台的荷载平稳地传给地基,它是连接桥梁结构和大地持力层的基本结构。与其它建筑物的基础不同,桥梁基础承受上部结构传来的动荷载,通常位于水中或深水激流中并且有庞大的体型和自重。由此带来的设计、施工和运营维护问题构成了桥梁基础工程领域独特的研究课题,尤其在各种跨海、跨江、跨不良地质区域的桥梁建设中,基础工程的问题尤为突出。本文以国内外桥梁基础工程领域的科研成果为主要依据,总结和评述近一年来在桥梁基础结构形式、基础冲刷、基础施工、和桥梁基础抗震方面的研究进展,分析和讨论目前桥梁基础工程领域存在的问题,以期指出未来的研究方向和亟待开展研究的课题。分析表明,桥梁基础工程领域的研究应重视以下几个方面:近海岸深水复杂基础的水沙作用理论和输沙机理,适合我国深海地质特点的新型深水基础结构,大型沉井基础下沉和着床关键技术,以及地震作用下土-基础-结构三者动力相互作用。。

      • 1
    • 混凝土桥及其高性能材料2020年度研究进展

      赵人达, 占玉林, 徐腾飞, 李福海, 赵成功, 张建新, 杨世玉, 原元, 文希

      为了解2020年混凝土桥及其高性能材料研究方向的发展动态,并在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好地开展后续研究,从混凝土桥、高性能混凝土材料及高性能加劲筋材三方面着手,查阅了近期文献,并进行了分类、总结和评述。研究发现:目前,混凝土桥方向较为关注运维阶段的耐久性能、极端环境下的工作性能及混凝土桥运营事故等问题;高性能混凝土材料的研究进展在高性能、绿色环保以及智能化三个方面表现突出;高性能筋材则主要围绕强度更高、更耐久的FRP筋展开,其在梁、板、柱等构件上的应用得到了积极的探索。对现有研究的不足和有待深化的问题提出初步建议,期待与相关学者共同努力,为该方向的进一步发展做出贡献。

      • 1
    • 桥涵水文2020年度研究进展

      张明金

      桥涵水文主要是依据河流和水文环境等各项因素进行桥梁设计,是桥位环境设计的一项重要基础工作。通过梳理近些年来桥涵水文的发展状况,从桥涵水文中的一些关键问题——桥涵水文研究方法、设计洪水流量、桥梁基础冲刷的成因、影响因素和桥梁墩台冲刷深度的计算等方面阐述桥梁水文的发展成就,对当前的研究难点和未来的研究热点进行了简要的概括。

      • 1
    • 毛竹杆受弯性能试验研究

      何子奇, 刘昌平, 周绪红, 肖 洒, 钟紫勤

      为研究毛竹杆的受弯性能,先对取自10根毛竹的40组竹条标准材性件进行抗弯试验,得到其破坏模式和抗弯强度;再对直径为90mm、120mm,跨度为3000mm、3600mm的24根毛竹杆进行弯曲破坏性试验,分析其破坏模式、荷载-位移曲线、初始抗弯刚度、极限承载力、挠度等结构性能;理论推导毛竹梁破坏受压区高度以及受拉区边缘应力。研究结果表明:毛竹梁跨距变化对挠度的影响大于胸径变化对挠度的影响,毛竹梁胸径越大、跨距越小其初始抗弯刚度越大;根据试验数据按弹性理论计算出毛竹杆受弯破坏时的受压区高度在3R/2处,在小挠度条件下,毛竹梁受弯符合平截面假定,大挠度条件下,截面受压区高度上移,不再符合平截面假定。

      • 1
    • 玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁断裂性能研究

      金轶凡, 陶燕

      为探讨玄武岩纤维混凝土(BFRC)的断裂性能,采用《水工混凝土断裂试验规程》的三点弯曲梁法,制作了缝高比为0.4的不同纤维长度及掺量的混凝土试件,利用MTS试验机对试件进行加载试验,得到了玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁的试验结果,并对P-CMOD曲线、起裂韧度、失稳韧度及断裂能等断裂参数进行分析得到如下结论:掺入玄武岩纤维后,试件的断裂性能得到了提升,纤维掺量越多,纤维长度越长,P-CMOD曲线的下降段越饱满; 纤维长度18 mm,掺量为1.5%的试件,其起裂韧度及失稳断裂韧度的提升最为明显;纤维长度12 mm掺量1.5%的试件得到的断裂能最大。

      • 1
    • 渗滤液浸泡对碱渣固化污泥长期性能的影响

      何俊, 周莉蓉, 张磊, 冯潇莹

      以碱渣-矿渣-生石灰固化污泥用作填埋场临时覆盖材料为背景,开展不同渗滤液浓度、浸泡时间和碱渣掺量条件下固化污泥性质研究,探讨渗滤液浸泡对固化污泥长期性能的影响规律及微观机理。研究表明:固化污泥在渗滤液中长期浸泡时,生成钙钒石和水化硅酸钙等物质,试样强度随浸泡时间的增加而增大,固化污泥有较好的耐久性;但当碱渣掺量60%试样浸泡210 d时,试样中生成大量的碳酸钙和不同尺寸的钙钒石,结构变得疏松,试样出现裂隙,其强度大幅降低,低于垃圾填埋场临时覆盖材料强度要求,碱渣掺量过多时对固化污泥的长期强度不利。渗滤液对固化污泥具有一定的侵蚀性,固化污泥强度随渗滤液浓度的增加而降低。固化污泥具有结构性,不同渗滤液浓度和浸泡时间下固化污泥结构屈服应力变化与强度变化规律基本一致。在渗滤液长期浸泡过程中,碱渣-矿渣-生石灰对污泥和渗滤液中的铬、铜、铅、砷等污染物具有一定的稳定作用。

      • 1
    • 装配式混凝土U型钢筋环扣连接长度研究

      陈宜虎, 陆鹏远, 张敏, 卢旦, 秦稳

      为研究装配式混凝土U型钢筋环扣连接的搭接长度,制作了1个现浇梁柱节点试件和3个不同搭接长度的U型钢筋环扣连接节点对比试件进行低周反复拟静力试验,观察各试件的破坏模式,研究其滞回性能、承载力、变形能力及钢筋的应力发展过程,分析装配式混凝土U型钢筋环扣连接的搭合理接长度。结果表明:装配式节点试件承载力高于现浇节点试件;不同搭接长度试件的延性及耗能能力有所不同,搭接长度的增长有利于试件承载力、延性和耗能能力等抗震性能的提升;在试验基础上,本文拟合回归了U型钢筋环扣连接的合理搭接长度,对装配式混凝土U型钢筋环扣连接节点的优化设计提出建议,为该节点的工程应用和进一步理论研究提供参考。

      • 1
    • 砌体墙转动变形现象及其对抗震性能的影响综述

      郭猛, 李薇薇, 贾英杰, 范旺生

      为了解砌体墙破坏过程中的转动现象及转动变形对砌体墙抗震性能的影响,查阅国内外砌体墙抗震试验相关的文献资料,对普通砌体墙、设置构造柱砌体墙、加固砌体墙等在试验过程中的转动现象进行提炼,综述不同试件设计、受力条件、加固方式等因素下转动变形对砌体墙破坏模式的影响,探讨转动变形对砌体墙抗震性能的影响规律。结果表明:转动现象在砌体墙受力过程中普遍存在,甚至出现转动变形控制的破坏现象;转动变形降低了砌体墙承载力及等效抗侧刚度,发生转动破坏时砌体墙变形能力有所提高,为后续研究转动变形影响下的砌体结构抗侧刚度、承载力计算方法等提供参考。目前砌体墙抗震试验文献资料普遍缺乏关于转动现象的描述,但并非没有转动变形的出现,后续开展的相关研究工作中,建议对砌体墙转动变形现象及其对抗震性能的影响予以重视。

      • 1
    • 低温磷酸镁水泥混凝土力学性能研究

      李茂, 岳燕飞

      基于响应曲面法设计试验,研究了不同环境温度(0 ℃和-20 ℃)下水胶比(W/C)、集胶比(G/C)、氧化镁与磷酸盐质量比(M/P)对磷酸镁水泥(MPC)混凝土的抗压强度和抗折强度的影响。使用Design-Expert软件对数据进行分析处理,得到的回归模型反应了三个因素对低温环境下MPC混凝土力学性能的影响规律。三个因素对低温环境下混凝土强度的影响程度为:W/C > M/P > G/C,MPC混凝土抗压强度和抗折强度随W/C的增大而降低。-20 ℃环境下MPC混凝土抗压强度和抗折强度随G/C增大而降低,M/P增大而增大;0 ℃环境下抗压强度随G/C增大而增大,M/P增大而降低;抗折强度随G/C增大而降低,M/P的增大而降低。-20 ℃环境温度下MPC混凝土7 d抗压强度和抗折强度在W/C=0.14,M/P=5.0,G/C=2.0时达到最大值。0 ℃环境温度下MPC混凝土7 d抗压强度在W/C=0.14,M/P=3.0,G/C=3.0时达到最大值;7 d抗折强度在W/C=0.14,M/P=3.0,G/C=2.0时达到最大值。模型预测强度值与试验实际强度值偏差不超过10%,模型显著性良好。

      • 1
    • 微波加热与传统加热下混凝土的热力学响应

      邵珠山, 张宏亮, 魏玮, 张鹏举, 陈文文

      传统混凝土破碎技术存在粗骨料损伤大、机械磨损严重和能耗高等弊端。这些问题可以通过在破碎前对混凝土进行微波处理来解决。为了评价该技术的工业适用性,通过不同的微波功率对混凝土试块进行加热,并与传统加热方式比较,研究混凝土的加热效率和宏观裂纹扩展规律。而后进行单轴抗压强度试验,得到了混凝土在不同热处理条件下的强度弱化规律。结果表明,与传统加热方式相比,微波加热技术能有效地促进混凝土内部和表面裂纹扩展,削弱混凝土的强度,并且高微波功率下效率更高,能量消耗更少。此外,未完全烘干的混凝土在微波加热下容易出现低温爆裂现象,爆裂时间与功率水平呈负幂函数关系,与烘干时间呈正幂函数关系。

      • 1
    • 不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能试验研究

      张健新, 李晨晨, 戎贤, 张标

      为研究不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能,进行一个现浇混凝土节点和两个装配式混凝土梁柱节点试件的循环往复加载试验,分析节点的破坏特征、梁端弯矩-转角、节点核心区剪力-梁端转角、刚度退化、钢板的应变等。结果表明:方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,设置端板和水平连接板的装配式节点和现浇节点呈现节点核心区剪切破坏。装配式节点的梁端弯矩和节点剪力显著提高,梁端转角显著增加,节点核心区剪切变形减小,刚度退化变缓,受力性能得到明显改善。在节点核心区设置方钢管和十字隔板作为钢骨架的节点受力性能最佳,远优于现浇节点。在节点核心区加入钢连接件,预制梁端设置预埋工字钢,现场采用焊接或者栓接装配,并后浇连接区混凝土,这种连接形式能够有效传力,提升装配式节点的受力性能。

      • 1
    • 电石渣-脱硫石膏复合激发充填材料性能及微观结构

      高英力, 孟浩, 冷政, 卜涛, 龙国鑫, 段开瑞

      针对传统充填材料高碳排放、高成本的问题,以“绿色矿山”为理念,选用工业固废电石渣、脱硫石膏和矿渣为胶凝组分,以尾矿砂为骨料制备充填材料。利用X射线(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段研究充填料水化产物及微观形貌,并开展工作性能、力学性能和重金属固化性能试验。研究结果表明:所开发的充填材料凝结时间和流动度均满足矿山充填工程要求,充填体7d、28d抗压强度可达4.6MPa、7.9MPa,充填体浸出液中Pb、Zn浓度低于规定限值。电石渣内的氢氧化钙提供碱性环境,脱硫石膏提供硫酸根离子,两者对矿渣内的硅铝质原料复合激发,生成以钙矾石和C-A-S-H凝胶为主的水化产物。大量针棒状结构的钙矾石晶体及网状结构的C-A-S-H凝胶相互穿插,并且与尾砂颗粒紧密结合,随着龄期延长结构更加致密,使充填体具有良好的力学性能。

      • 1
    • 沸石颗粒填料固定床生物膜免曝气污水处理工艺

      郭其艺

      为降低污水处理能耗,本研究利用沸石颗粒充当生物填料构建固定床生物膜反应器,通过序批式进水-排水的方式使反应器内填料表面生物膜处于交替厌氧-好氧环境,避免了传统污水处理曝气工艺所需的大量能耗,同时有效去除COD和脱氮。该工艺主要原理是在厌氧阶段(进水),污水与生物膜和沸石颗粒接触,聚糖菌(GAOs)将有机碳源转化为胞内聚羟基烷酸(PHAs),同时沸石吸附污水中的NH4+-N。在好氧阶段(排水),通过聚糖菌、硝化菌和反硝化菌的共同作用,将沸石吸附的NH4+-N转化为氮气,使得生物膜和沸石颗粒得以再生。沸石颗粒固定床生物膜反应器以活性污泥为接种污泥,在序批式厌氧-好氧交替的运行模式下,2周内成功启动;长期运行污水COD、NH4+-N和TN去除率分别为87%、83%和83%,并且出水中未检出硝态氮;长期运行后,反应器内生物膜菌群以Thauera、Candidatus competitivebacter (GAOs)、Nitrospira 3种细菌属为主,它们是去除COD和脱氮的关键微生物。本研究为低能耗污水处理提供了一种新的思路。

      • 1
    • 桥梁工程BIM 2020年度研究进展

      赵彬, 谢尚英, 何畏

      建筑信息模型(BIM)被视作是CAD之后工程设计的第二次革命,是推进整个土木工程行业数字化转型的关键,但在桥梁工程领域的应用尚不多见,相关研究和应用仍有待加强。为此,本文从以下三个方面:(1)产业政策、行业标准和应用指南;(2)基础研究和软件开发;(3)工程应用,对2020年桥梁工程BIM的研究和应用进展进行了梳理、总结,以期为桥梁工程BIM未来的发展提供一些参考和新思路。

      • 1
    • 桥梁水动力学2020年度研究进展

      魏凯, 秦顺全, 赵文玉, 祝兵, 徐国际

      为了解桥梁水动力学研究发展动态,在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好开展后续研究,本文从波流作用、基础局部冲刷、流固耦合、极端海洋环境多灾害作用等着手,对2020年度发表的相关文献进行分类、总结和评述。综述发现:桥梁水动力学的研究热点主要集中在极端波浪、水流作用及波流共同作用模型、桥墩局部冲刷影响因素及深度预测、地震作用下深水桥梁流固耦合、极端海洋环境多灾害作用等方面。通过梳理现有研究不足,提出如下亟待开展的研究方向包括:波流极端环境下的结构流固耦合、桥墩冲刷监测和防护、智能信息化的桥梁水动力灾害预见性及多灾害研究。期待与相关学者共同努力,为桥梁水动力学发展做出积极的贡献。

      • 1
    • 桥梁风工程2020年研究进展

      廖海黎, 李明水, 马存明, 王骑, 孙延国, 周强

      随着土耳其恰纳卡莱大桥、我国张皋过江通道以及西堠门公铁两用大桥等超大跨度桥梁的建造,桥梁风工程研究面临新的挑战。继上一年研究进展后,本文聚焦桥梁颤振、桥梁涡激振动和桥梁抖振等桥梁抗风设计关键问题,通过对国内外风工程领域主流学术期刊论文的梳理,介绍和评述了2020年以来国内外主要研究进展。

      • 1
    • 桥梁大数据2020年度研究进展

      余传锦, 陈潜, 梁爱霞, 何佳勇

      信息化时代背景下,大数据在桥梁工程的应用研究成为广泛关注的热点话题。以桥梁健康监测为典型数据收集方式得到的海量数据,在数据处理及应用等层面给桥梁工程从业者带来不小挑战。围绕桥梁大数据2020年度的研究进展,本文回顾了高效存储、异常处理与去冗降噪等数据前处理手段,并重点关注了损伤识别、状态评估及智能管养等大数据的具体应用,以此梳理桥梁大数据2020年度的相关研究进展,并总结分析已有的研究成果及未来研究应用的重难点。

      • 1
    • 2020年度进展:深水大跨桥梁施工技术进展

      刘俊岭, 杨汉彬, 杨万理, 张育智

      随着我国经济实力的不断增强,科学技术水平的显著提升,桥梁工程正朝着跨度更大,基础更深,桥塔更高的方向快速发展。在此过程中,桥梁建设者遇到了很多崭新的难题,例如:深水基础浮运下沉过程中精准定位、超大型沉井基础防冲刷、大直径钻孔桩施工、大跨度斜拉桥索塔锚固构造优化、超高桥塔大体积混凝土水化热温度控制、超高桥塔新型液压爬模系统开发等问题,这些问题已成为影响深水大跨桥梁安全顺利施工、长期可靠运营的关键问题。为促进深水大跨桥梁施工技术的发展,提高深水大跨桥梁施工人员解决相关问题的能力,并为深水大跨桥梁的推广提供技术支持,围绕深水大跨桥梁施工面临的上述关键问题,对2020年国内外研究者的相关研究进展及成果进行了详细分析与汇总。

      • 1
    • 桥梁结构试验技术2020年度研究进展

      蒲黔辉, 徐希堃, 吴怡宁, 黄胜前, 洪彧

      桥梁结构试验主要是通过对桥梁结构本身或模型施加静力或动力作用,并利用测试技术采集精确可靠的试验数据,获取桥梁结构真实行为,解决桥梁工程领域科研与设计中存在问题的手段。桥梁结构试验作为推动桥梁工程领域发展的重要手段,长期以来一直起着举足轻重的作用,近年来随着测试技术的进步,桥梁结构试验技术也受到了学者们的广泛关注。为了促进该领域的进一步发展、指导先进测试技术在桥梁结构试验领域中的推广和应用,对桥梁模型试验、桥梁现场试验、桥梁测试技术三个关键方面的技术方法进行了系统的介绍,并对2020年度内较有启发性的相关研究进行了介绍与总结,发现:桥梁结构试验技术正进一步朝着多学科交叉融合的大方向发展。

      • 1
    • 桥梁云计算2020年度研究进展

      杨兴旺

      我国桥梁建设的深入发展、桥梁设计-施工-运维的一体化和运营管理的精细化发展趋势,对数据存贮、计算能力等提出了更高要求,云计算技术是解决此类问题的有效手段。通过文献检索与分析,从基于云计算的桥梁健康监测系统、桥梁大数据处理和物联网技术以及基于云计算的桥梁 BIM 和协同设计等方面对近年来桥梁工程中的云计算应用进行了总结,对桥梁云计算可能的研究及应用重点方向进行了预测。

      • 1
    • 桥梁工程可靠度2020年度研究进展

      汪斌, 汤港归, 唐继舜, 王伟旭

      由于自身固有属性的不确定性以及所处环境的复杂性,桥梁在设计、施工、运营等不同阶段都需要具备足够的可靠性。为了解桥梁工程可靠度研究与应用在2020年的最新动态,查阅文献对相关理论方法、不同阶段或环节的科研内容和成果进行归纳。在桥梁可靠度理论和方法方面,引入GPR模型、径向基神经网络等方式得到隐式结构功能函数,或引入Copula理论考虑多失效模式概率的关系;大量学者采用概率可靠性和非概率可靠性方法、蒙特卡罗数值模拟、时变可靠度理论等进行可靠性评估。既有桥梁的技术状况及可靠度仍然是国内外桥梁工程领域的热点,自然环境条件下桥梁抗力与外荷载的时变模型是桥梁时变可靠度分析与寿命预测的重点。可靠度理论及分析方法在桥梁工程设计中得到逐步的发展,考虑动态荷载作用随机性与结构参数随机性的动力可靠度研究与应用越来越多。

      • 1
    • 桥梁撞击问题2020年度研究进展

      刘占辉

      桥梁撞击是既有以及在建桥梁长期面临的一个关键问题,撞击与防护问题研究符合国家发展需求;国内外学者近年来对其关注度也不断增多。继《桥梁撞击问题2019年研究进展》,作者对2020年桥梁船撞、落石冲击和车撞桥梁等三方面的进展进行归纳总结。其中,对于桥梁船撞问题,新规范明确提出了公路桥梁主体结构宜采用基于性能的抗撞设计方法。2020年也发生了一系列采砂船撞击桥梁事故、雅西高速桥梁被落石砸断等,以及多起车桥碰撞事件。作者对这些桥梁撞击事件进行了梳理,并根据个人理解对近一年的相关成果进行分析,之后提出了在未来的研究中需要进一步考虑的问题。

      • 1
    • 桥梁信息化及智能桥梁2020年度研究进展

      赵天祺, 勾红叶, 陈萱颖, 李文昊, 梁浩, 陈子豪, 周思清

      以信息化、智能化为特征的数字化时代的到来推动了桥梁工程技术的发展与创新,有必要将云计算、大数据、人工智能、3D打印、机器人等战略性新兴产业技术与桥梁工程相融合,从智能设计、智能施工、智能运维等多个维度,推进桥梁工业化、数字化、智能化升级。本文从桥梁信息化、智能检测与安全运维、智能防灾减灾、智能材料等方面,综述了2020年该领域前沿技术和重要成果,总结了研究热点与前景展望。分析表明:BIM技术可以提升桥梁正向设计精细化水平、施工过程控制和管理准确化程度;无人机、机器人等智能检测技术与机器学习、卷积神经网络等人工智能技术提高了桥梁检测的精度和效率;高性能智能材料的应用促进了桥梁结构的自感知性、自适应性、自调节性和自诊断性;基于人工智能的自然灾害监测与预警为桥梁智能防灾减灾提供了新的发展思路。未来应将人工智能技术深度融合桥梁设计、建造和养维护的全生命周期,顺应信息化、智能化的发展趋势,实现桥梁强国梦。

      • 1
    • 桥梁施工风险评估2020年度研究进展

      施洲, 余万庆, 周勇聪, 纪锋, 张育智

      为了解桥梁施工风险评估研究的具体内容及过去一年的发展动态,并在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好地开展后续研究,从桥梁施工风险识别、风险概率与损失估计、风险评价与控制、动态风险评估四个方面着手,查阅了近期文献,并进行了分类、总结和评述。研究表明:复合风险识别方法、风险识别数据库系统及可视化不断发展;基于监测数据定量概率校正及社会损失模型构建是风险概率和损失估计的新发展;风险评价的新进展则基于聚类或数据场的风险评价新方法及模型准确度的提升;风险链式传递模型的精细化修正、基于监测数据的动态评估模型是动态风险评估的新方向。最后,对现有研究的不足和有待深化的问题提出建议,为该方向的进一步发展提供参考。

      • 1
    • 桥梁美学2020度年研究进展

      梁艳, 何畏, 唐茂林

      本文通过梳理过去一年国内外桥梁美学的发展状况,从桥梁美学思想与理论,桥梁美学设计方法与理论,桥梁景观设计与改造,桥梁规划设计,桥梁历史文化设计与研究,新技术在桥梁美学设计中的应用,桥梁美学设计应用实践等方面阐述了桥梁美学的发展成就。对将来的研究热点和发展方向进行了简要预测,并提出了作者的建议和观点,希望对桥梁美学理论和设计实践有所裨益。

      • 1
    • 箱梁与缆索承重桥梁理论2020年度研究进展

      白伦华, 沈锐利, 苗如松, 张兴标, 王路

      在以大跨、轻质、高强为标志的现代桥梁结构中,箱梁与缆索承重桥梁结构是两大重要的分支。为此,笔者系统综述了其相关理论的2019年研究进展[1],具体包括波形钢腹板箱梁理论、传统箱梁空间分析理论、多塔悬索桥缆鞍相互作用、缆索承重桥梁极限承载力及UHPC技术在缆索承重桥梁中的应用5个方面,为了及时掌握相关的研究动态,对2020年关于以上内容的研究进行梳理与总结,并增加了缆索承重桥梁体系的最新发展。研究结果表明,结构体系的持续创新为精细化箱梁与缆索承重桥梁理论的不断深化提供了契机。

      • 1
    • 桥梁养护2020年度研究进展

      李俊, 卫星, 唐朝勇, 张博伦

      桥梁养护的目的是保持桥梁正常交通功能,满足载重、速度等要求,防止突发重大灾害。桥梁养护具有长期性、局部性、应急性特点。目前国内外有专门的桥梁养护机构,已经形成桥梁日常检查、定期检测、专项检测、特殊检测、维修加固等制度和规范,养护内容和重点已经明确规定和执行,养护技术能够满足大部分需求。目前面临的突出问题是如何实现快速养护和应急整治。高速铁路和城市轨道交通不间断运营、高密度行车、行车期间禁止施工,只能利用每天凌晨约0-4点天窗时间养护维修,每天4点后必须开通线路。高速公路也要求不断道的养护维修。突发灾害发生后,需要应急整治和维持通车。铁路系统的养护体制,更容易收集数据和实现数据标准化。桥梁养护正在往快速养护和智慧养护方向发展。本文从病害及整治、养护策略、养护新技术三个方面主要介绍2020年桥梁养护研究进展。

      • 1
    • 预应力纤维增强复合材料(FRP)桥梁结构加固应用研究2020年度进展

      叶华文, 唐诗晴, 段智超, 刘吉林, 杨军川

      纤维增强复合材料(FRP)由于其材料耐腐、质轻高强等优越性能在新建桥梁和旧桥加固等工程领域中应用广泛、发展迅猛,已成为桥梁领域的研究热点。为促进FRP在我国桥梁加固中的应用与发展,满足工程运维多样化需求,本文主要对老旧桥梁加固特点、FRP材料性能及其加固桥梁方法等方面的相关研究进行总结与评述,并从混凝土和钢结构桥梁加固两方面对近年来预应力FRP方法在桥梁加固实践中的研究和应用进行回顾。预应力FRP因其加固效果明显,施工速度快,已成为一种重要的桥梁加固方法并得以应用,未来还需在FPR锚固系统标准化、加固后桥梁行为可监测性、建立FRP加固桥梁结构的规范体系等方面开展研究工作。

      • 1
    • 桥梁抗震2020年度研究进展

      赵灿晖, 贾宏宇, 岳伟勤, 游刚, 贾康, 郑史雄

      地震可能对桥梁结构产生巨大的破坏力,造成桥梁损伤,甚至垮塌。桥梁抗震一直是桥梁领域内的重要研究方向。本文归纳总结了2020年桥梁抗震领域的研究成果和发展趋势,主要结论如下:探索了用新型材料代替普通混凝土后墩柱的抗震性能;通过振动台实验和数值模拟,验证了摇摆隔震桥墩具有良好的抗震性能;采用碳纤维布护套加固墩柱可以显著提高墩柱的位移延性,减少残余位移;传统单肢转双肢薄壁高墩的抗震性能更好,主筋率较高的双肢薄壁墩滞回曲线较为饱满,耗能性能良好,提高轴压比显著提高桥墩的延性性能;带消能连梁的矩形空心双柱式高墩具有更好的耗能能力、承载能力和位移延性能力;采用摩擦摆支座加限位耗能杆的减隔震体系,具有良好减隔震效果,内力减震率可达20%以上;研究了用新型无粘结钢网橡胶支座(USRB)代替桥梁中无粘结叠层橡胶支座(ULNR)的可靠性,通过数值模拟,探究了近场地震动和土-结构相互作用对桥梁动力响应的影响。

      • 1
    • 受压T肋加劲板翼缘局部稳定试验与计算方法

      赵 秋, 陈 鹏, 林 楚, 陈友杰

      为研究T形肋加劲板翼缘的受压局部稳定性能,考虑翼缘宽厚比的变化,设计制作了5个Q345钢材强度和4个Q420钢材强度的焊接T形肋加劲板试件进行翼缘局部稳定轴压试验,并建立了有限元模型进行验证,分析了不同材料本构、简化焊接残余应力、局部初始几何缺陷对其受力性能的影响,得到了翼缘局部稳定简化计算公式,并与各国规范稳定曲线进行对比。结果表明:翼缘局部稳定试件的试验与有限元模型均在翼缘1/2高度附近发生局部屈曲破坏,翼缘宽厚比越大,试件越早出现局部屈曲变形。有限元计算模型采用理想弹塑性本构模型模拟,随着翼缘相对宽厚比增加,残余应力的计入降低了构件轴向刚度,当翼缘宽厚比为30时,稳定系数减小5.4%;所有板件均计入局部初始缺陷时的稳定系数最小。采用三次多项式拟合的翼缘局部稳定简化公式曲线与欧洲规范曲线的趋势较为接近,而采用 Perry公式拟合的曲线与中国、美国规范曲线的趋势较为接近。不同钢材强度拟合的公式曲线趋势基本一致,可以偏安全采用perry公式拟合的曲线进行计算。

      • 1
    • 侧压竹集成材柱轴心受压试验研究

      陈伯望, 刘哲, 王柳, 邓谋韬

      竹集成材是一种将竹片用胶黏剂胶合后压制而成的型材,侧压竹集成材具有良好的受力性能。为了探究侧压竹集成材柱的轴心受压性能,对6组18个不同长细比的试件进行轴心受压试验,分析其承载力、应变、侧向位移、轴向位移与长细比之间的关系,并探讨不同长细比试件的破坏形式。研究表明,侧压竹集成材柱的受力过程经历了弹性、弹塑性和破坏阶段,随长细比的增大从材料强度破坏向失稳破坏转变,材料破坏具有明显的延性性质。将试验结果与现行规范的计算结果进行比较分析,提出了侧压竹集成材柱的轴心受压承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。

      • 1
    • 基于IA-BP智能算法的初始地应力场反演研究

      孙港, 王军祥, 郭连军, 寇海军

      初始地应力场是地下工程设计与施工的重要依据,在实际工程中难以精准测得,为了能较准确获得初始地应力场的分布规律,提出将免疫算法与BP神经网络相结合(IA-BP)的算法对初始地应力场进行反演研究。免疫算法优化BP神经网络就是将BP神经网络的连接权值和阈值作为免疫算法中的抗体进行编码。该混合算法既可以利用免疫算法全局寻优的特点快速搜索到全局最优解或次优解附近,又可以采用BP算法去避免在最优解和次优解附近发生震荡,对其进行局部优化,从而达到快速收敛全局最优解的目的。通过COMSOL构建三维模型对其进行正分析计算,将计算的结果作为“实测值”,对地应力进行反演分析,并将IA-BP算法反演的结果与PSO-BP算法以及多元线性回归算法反演结果进行对比。结果表明:IA-BP算法所得实测值与反演值之间的相对误差的绝对值为0~10.64%(平均为3.39%),PSO-BP算法所得实测值与反演值之间相对误差的绝对值为0~48.39%(平均为6.93%),多元线性回归算法所得实测值与反演值之间相对误差的绝对值为0.55%~121.95%(平均为21.87%)。通过对比可知,IA-BP算法整体反演结果精度最高。将IA-BP智能算法运用到地应力场的反演研究中,可以为地下工程的建设提供帮助和依据。

      • 1
    • 伞形膜结构在冰雹荷载作用下的非线性动力响应研究

      张作亮

      基于冯.卡门大挠度的理论和薄板振动理论,建立伞型张拉膜结构在冰雹荷载作用下的非线性动力响应控制方程。采用贝塞尔函数及欧拉方程求得其振型函数,再运用KBM摄动法和迦辽金法对控制方程进行求解,得到其动力响应的近似解析解。采用ANSYS软件建立伞型张拉膜结构的有限元模型;再通过LS-DYNA显示动力学模块对冰雹冲击膜面动力过程进行模拟,得到膜面动力响应的结果。最后将解析理论结果与数值分析结果进行对比分析,结果表明解析和数值分析结果较为吻合。本文的求解方法和分析结果为膜结构动力响应的计算分析和模型设计提供了理论借鉴。

      • 1
    • 塔式光热电站定日镜结构风致响应与风致振动控制研究综述

      廖驰, 钟杰, 戴靠山, 刘仰昭

      光热发电技术是太阳能利用的重要手段之一,其中,塔式光热发电技术具有大规模储能等优势,具有较好的应用前景。定日镜作为塔式光热电站的重要单元,其抗风安全性直接影响电站的正常运行。本文从定日镜的结构体系、风荷载、风致响应及振动控制等方面进行文献综述,并提出需要进一步开展的理论研究工作,以期为我国光热发电技术的研究和应用提供一些参考。

      • 1
    • CFRP约束圆双壁空心钢管混凝土短柱轴心受压试验研究

      廖静, 唐红元

      本文对圆双壁空心钢管混凝土(CFDST)短柱和CFRP约束CFDST短柱进行了轴压试验,研究了混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响,得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。试验结果表明,与CFDST试件相比,CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高,并且贴布层数越多,钢管混凝土短柱的极限承载力越高。最后,给出了避免内钢管屈曲破坏先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算公式,并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算公式,该计算公式结果与试验结果吻合较好。

      • 1
    • 不同水泥掺量胶结钙质砂的导热性能及微观结构分析

      曾召田, 莫红艳, 曾莎莎, 谷建晓, 付慧丽, 梁珍

      钙质砂的导热性能影响着周围土体的传热过程,引起不同环境温度下钙质砂的工程力学性能变化及灾害效应。基于热针法分析了5种不同水泥掺量(Ps=5%、7.5%、10%、12.5%、15%)胶结钙质砂的导热系数变化规律,利用SEM、MIP、NMR技术综合揭示了上述过程中胶结钙质砂微观孔隙结构变化的本质特征,在此基础上阐释了上述热特性演化的微观机理。试验结果表明:(1)胶结钙质砂的导热系数λ随水泥掺量Ps增加而递增,Ps小于10%时,λ呈线性递增,Ps大于10%后,λ增长缓慢;(2)随着水泥掺量Ps递增,胶结钙质砂中孔隙数量越来越少,孔隙占比下降明显,但Ps增加到10%后,总孔隙面积、孔隙数量、孔隙率等微孔隙结构参数变化减缓;(3)不同水泥掺量胶结钙质砂的导热系数λ与其微观孔隙结构变化呈现出负相关关系,本质原因在于凝胶状的水泥水化产物连续填充了胶结钙质砂孔隙,降低了其孔隙率,改善了砂样内部传热,宏观表现为其导热系数λ随水泥掺量Ps的递增而增加。

      • 1
    • 角钢耗能自复位混凝土框架节点耗能性能研究

      贺成, 简斌, 吴昕, 吴盼

      提出了角钢耗能自复位混凝土框架设计方法,建立了节点的有限元数值模型,并试验验证了其有效性。对不同预应力筋抗弯承载力比φdes 的节点进行了模拟分析,研究了其在地震作用下的自复位性能、耗能能力和材料损伤等性能指标。为提高该类节点耗能能力,通过改变角钢竖肢螺杆标距做了进一步研究。研究表明:角钢耗能节点具有良好的自复位性能,但耗能能力不足;减小 φdes,自复位能力降低、残余变形加大,但耗能能力增强。因此,与混合连接节点相比,应适当降低节点 φdes最低取值,以弥补其耗能能力的不足。角钢竖肢的塑性变形是节点的主要耗能方式,且集中在竖肢的螺栓孔高度和竖肢转角位置;减小竖肢螺杆标距,且保持材料其他参数不变,这将导致 φdes减小、截面抗弯承载力提高,节点耗能能力将随之增强。

      • 1
    • 两河口超高心墙堆石坝三维非线性地震反应分析

      杨星, 余挺, 金伟, 朱先文

      我国水能资源主要集中在西部地区,西部地区同时又是我国地震的强震区,位于西部强震区的高土石坝的抗震安全是我国水电开发最突出的问题之一。基于《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB 35047-2015)的有关规定,采用设定地震场地相关设计反应谱生成的地震动时程,对两河口超高心墙堆石坝进行三维非线性地震反应分析。研究结果表明:位于V形河谷中的两河口超高心墙堆石坝坝体加速度在4/5坝高以上、1/3坝轴线长度范围内的河谷中部放大效应显著,表现出明显的“鞭梢效应”和三维河谷效应。在此基础上,提出了两河口超高心墙堆石坝的抗震加固范围。

      • 1
    • BFRP筋混凝土梁剪切破坏及尺寸效应研究:骨料粒径影响

      金浏, 陆凯, 宋博, 蒋轩昂, 杜修力

      粗骨料是混凝土材料的组成部分之一,其粒径的变化会影响混凝土梁中骨料咬合作用对抗剪承载力的贡献。为研究粗骨料粒径对玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋混凝土梁剪切破坏行为及尺寸效应规律的影响,从细观尺度出发,建立了BFRP筋无腹筋混凝土梁细观尺度数值分析模型,模拟分析了构件尺寸和粗骨料粒径对BFRP筋混凝土梁剪切破坏模式和抗剪强度的影响。研究发现:随着最大粗骨料粒径的增大,BFRP筋混凝土梁的抗剪承载力提高,且梁的剪切尺寸效应被削弱。根据最大粗骨料粒径对BFRP筋混凝土梁抗剪强度的影响机制与规律,结合断裂力学尺寸效应律,建立了BFRP筋混凝土梁抗剪强度尺寸效应理论公式,并与模拟结果和试验数据进行对比,验证了该公式的准确性和合理性。

      • 1
    • 装配式混凝土梁柱半刚性节点抗震性能研究

      李正英, 鲁万卿, 黄延铮, 何欢

      为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种端板螺栓连接梁柱节点形式,设计节点试件并对其进行了拟静力试验研究,和现浇混凝土框架节点试验进行对比,考察了试验节点的破坏形式、承载能力以及耗能能力和位移延性等抗震性能指标;采用有限元程序模拟试验节点的受力性能,验证模型的准确性。结果表明:现浇节点以梁端截面形成塑性铰耗能,破坏时梁端截面发生弯剪破坏,柱和节点均出现裂缝;端板螺栓连接半刚性节点主要以梁柱之间发生相对转角耗能,最终由于梁端截面混凝土材料强度不足而发生破坏,而柱保持完好,可通过更换高强螺栓和预制梁快速修复节点;本文提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求,其梁内钢筋、预埋的端板和混凝土是否能够协同工作,对节点的受力性能有较大影响。

      • 1
    • 冻融环境下混凝土经时抗压强度研究

      杨松, 郑山锁, 明铭, 郑跃

      随着服役龄期的增加,在役建筑结构的混凝土强度表现出多龄期退化的特性。针对冻融环境下混凝土的经时抗压强度的变化规律进行了深入的研究。采用超声回弹综合法并进行钻芯修正对哈尔滨、吉林及其周边县市的在役建筑结构进行了实地检测,获得混凝土抗压强度数据924组。对实测强度数据进行归一化及归并处理,并采用Kolmogorov-Smirnov非参数检验对所有子样本进行假设检验,检测结果显示各子样本均服从正态分布。在此基础上,建立了冻融环境下混凝土相对抗压强度均值及标准差随龄期的变化关系模型,为在役多龄期建筑实行全面震害模拟与评估提供可靠的研究基础。

      • 1
    • 钢-混组合加固梁承载能力试验研究

      林佳辉, 张爱军, 朱旦, 杨康华, 沈鑫涛, 谢旭

      针对外包钢板的钢-混组合结构加固方法中结合面传力机理以及植筋、剪力钉数量对结构承载能力影响问题,开展了6组植筋、剪力钉布置不同的钢板-混凝土组合加固梁弯曲试验,比较了植筋、剪力钉布置间距对构件的力学行为和承载能力的影响;根据试验数据以及构件的破坏形态分析了钢-混结合面的工作机理和破坏机理。试验结果表明:相对于加固结构刚度较大的外包钢板加固法,利用刚度较大的外包钢板对结构进行加固,对结合面的强度要求高,通过灌浆料连接植筋、剪力钉的方式很难满足钢-混结构变形一致的要求,在一定范围内增减剪力钉数量对加固结构的刚度和极限承载力基本没有影响,但可以防止钢板早期发生局部失稳,发挥外包钢板的刚度和承载能力的作用。

      • 1
    • FRP筋与混凝土粘结性能研究进展及本构模型改进

      张望喜, 胡彬彬, 易伟建

      近年来,FRP(纤维增强聚合物)筋代替钢筋在混凝土结构中得到越来越广泛的应用。与钢筋相比,FRP筋具有各向异性、非均质、表面形式不同等特性,这导致FRP筋与混凝土之间的粘结机制不同于钢筋与混凝土。为全面地了解FRP筋与混凝土之间的粘结性能,收集并建立了由342个拉拔试验试件组成的数据库,分析了粘结性能与各因素之间的关系,对没有达成一致结论的观点进行了补充和讨论,分析了高温、冻融循环、电解质溶液对FRP筋与混凝土粘结性能的影响。同时,校核了常用的粘结滑移本构模型的计算精度,基于建立的试验数据库,建立了新的精度更高的粘结滑移本构上升段表达式,为理论计算、数值模拟及工程应用提供基础。

      • 1
    • 基于小波变换的GASVM-ARMA模型在深基坑变形预测中的应用

      牛帅星, 李庶林, 刘胤池, 安树正, 黄玉仁

      为了提高深基坑施工过程中的变形预测的准确度,本文提出了一种基于小波变换分解与重构,采用遗传算法优化参数的支持向量机(GASVM)和自回归滑动平均(ARMA)模型相结合的组合模型预测方法。本文使用GASVM模型对小波分解后的趋势项进行一步预测和多步滚动预测,使用ARMA模型相应地对随机项预测,将预测值求和得到最终预测结果。最后,以某地铁车站深基坑为案例,对其三个监测点的支护桩深层水平位移预测分析,得到其一步预测的短期预测值和多步滚动预测的中长期预测值,并与单一采用GASVM模型的预测值进行对比。结果表明,本文组合模型有效减小了预测误差,在短期和中长期预测中均取得了令人满意的结果。

      • 1
    • 基于响应面优化的常压等离子体染料废水高效处理

      曹力, 付世建

      常压等离子体技术近几十年在水处理领域得到了快速发展,具有较好的应用前景,但工业化应用还需降低运行能耗、提高处理效率。本文以结构复杂、性质稳定的亚甲基蓝模拟染料废水作为实验研究对象,采用易于工业化推广的常压条件下空气介质阻挡放电水处理反应器。研究了放电电压、空气体积流量、初始浓度、初始pH、初始电导率对亚甲基蓝废水处理效果的影响,同时定量分析了.OH 在介质阻挡放电反应器处理亚甲基蓝废水过程中的贡献。研究进一步采用Box-Behnken响应面法,找到了系统的最佳运行参数:初始pH=4、放电电压13kV、初始浓度100mg/L。结果表明,该装置可以有效地处理亚甲基蓝废水,且在最优条件下放电15min,MB降解率95.39%,能量效率14.87g/(kWh),反应速率常数0.2026min-1,溶液COD值降低了62.63%,色度变化也较为明显,说明该装置可以工业化应用于有机染料废水的处理。

      • 1
    • 再生粗骨料品质对混凝土抗溶蚀性能的影响

      刘惠, 王震, 郝亚利, 朱平华, 王新杰, 陈春红

      基于硝酸加速溶蚀试验方法,分别对100%取代率下不同品质(I类、II类和III类)再生粗骨料混凝土和天然粗骨料混凝土的抗溶蚀耐久性进行了对比研究,并从宏观力学性能退化及内部微观结构损伤方面进一步揭示了混凝土抗溶蚀性能经时劣化规律和损伤机理。研究结果表明:高品质再生骨料制备的混凝土的抗压强度较高,与骨料物理性能具有良好的相关性。在溶蚀环境下,再生粗骨料混凝土的抗压强度损失率、质量损失率、溶蚀深度随溶蚀龄期的增加而逐渐增大,随粗骨料品质的降低并不一定严格增大,在不同时期出现阶段性差异。通过SEM图像可知,溶蚀前后,低品质骨料混凝土界面过渡区差异明显。由溶蚀深度与溶蚀时间的拟合公式可知,三类品质骨料制备的混凝土均满足软水环境中的水工结构使用要求,低品质(III类)再生粗骨料混凝土可用于一代服役50年的水利工程结构。

      • 1
    • 夏热冬冷气候区欠发达地区高校建筑冬季适应性热舒适研究

      刘晶, 喻伟, Essah Emmanuel

      良好的室内热环境不仅有助于学习效率的提升,还有利于建筑节能。因此,在学校建筑内提供一个舒适的热环境具有重要意义。但是,目前对于学校建筑室内热环境和热舒适的研究主要集中在经济发达地区。类似的研究在经济欠发达地区还很匮乏。为了填补经济欠发达地区学校建筑室内热环境和人体热舒适了解的空白,本文以夏热冬冷气候区经济欠发达地区遵义的自然通风高校建筑为研究对象,通过开展现场调查和测试详细分析了该地区自然通风的高校建筑的冬季室内热湿环境和热舒适状况。并以此为基础对非物理因素(如经济水平、过去的热经历、热期望等)对人体热舒适的影响进行了探讨。结果表明:遵义地区自然通风高校建筑冬季室内热湿环境较为恶劣,38.3 %的受试者认为冬季室内温度是“凉”或“冷”的。实测热中性温度为17.36 °C,80 %可接受温度区间为14.97~20.69 °C,均比PMV预测模式下相应数值偏低。Griffiths模型预测的平均舒适温度为16. 88 °C。在非物理因素的作用下,遵义地区自然通风高校建筑冬季的热中性温度、可接受温度区间与出自同一气候区经济发达地区热舒适现场调查的相应结果比较均偏低。因此,遵义地区自然通风高校建筑在改善冬季室内热环境时可考虑能耗低的被动式措施,本研究进一步丰富了夏热冬冷地区高校建筑热舒适数据库,其发现对于欠发达地区高校建筑的设计,运营和维护均有指导意义。

      • 1
    • 不同钢板加固方式影响下锈蚀RC梁试验研究

      唐皇, 彭建新, 王晗

      为了研究不同钢板加固方式对锈蚀RC梁承载性能的影响,探索不同钢板加固方式的加固效应,本文通过静力荷载试验对比研究了钢板抗弯加固、抗剪加固和抗弯-抗剪组合加固锈蚀RC梁在承载力、变形、破坏模式和延性等方面的特点,分析了不同加固方式的优缺点。研究结果表明:对于钢板厚度分别为3mm、4mm和5mm的抗弯加固锈蚀梁,随钢板厚度增加1mm,其极限承载力而增加7-18kN。组合加固效果最明显,其极限承载力相比于锈蚀梁提高了107.7%。组合加固锈蚀梁的抗变形能力最强,其次是抗弯加固锈蚀梁,同时钢板厚度增加对抗弯加固锈蚀梁的抗变形能力有积极作用。组合加固较其他两种加固方式能更有效地提高锈蚀梁的延性,其延性相比锈蚀梁提高了320.4%,其次是抗剪加固锈蚀梁。抗弯加固锈蚀梁的延性相比其他两种加固梁都要小,并且随着钢板厚度增加,其延性先增加后减小。评价抗弯和抗剪加固锈蚀梁的加固效果时需综合考虑抗变形能力和延性。

      • 1
    • 内翻U形外包钢组合梁正截面抗弯承载力分析

      阎奇武, 张正

      为研究新型内翻U形外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力及其构造要求,以已有内翻U型外包钢-混凝土组合连续试验梁为参照,建立该组合连续梁非线性有限元模型,模拟组合连续梁有限元模型的荷载-跨中挠度曲线,并与相关试验结果对比,验证了该组合梁有限元模型的建模方法和参数选取的合理性和有效性。应用建立的组合连续梁有限元模型,分析了内翻外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力的主要影响参数。综合内翻U型外包钢-混凝土组合连续梁正截面抗弯承载力试验和模拟结果,提出采用简化塑性理论计算组合梁正截面抗弯承载力计算时,组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值应乘0.96的修正系数。0.96倍组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值与组合梁有限元模型模拟计算值比较表明两者十分偏安全地接近,提出的组合梁正截面抗弯承载力修正的简化塑性理论计算值具有足够的准确性和可靠性。

      • 1
    • 地下混凝土筒仓结构工程性试验与数值分析

      金立兵, 梁新亚, 霍承鼎, 王振清, 王珍

      地下粮仓可充分利用地下空间,具有较好的防火、防毒、防爆等性能;同时,可利用浅层地能实现准低温储粮,具有节能、低损、保证粮食品质的优点,对保障我国粮食安全及可持续发展意义重大。论文采用工程足尺试验与数值分析相结合的研究方法,对大型地下混凝土筒仓不同施工阶段进行工程试验,对不同施工阶段的仓壁的力学性能进行工程试验测试与数值模拟,验证数值分析方法的合理性与有效性。进而对最不利工况的仓壁在水土复合压力作用下的力学性能进行数值分析。结果表明,地下混凝土筒仓仓壁内力的数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了数值方法的有效性;仓壁径向应力在仓壁底部位置处最高,环向应力在距仓壁顶部约三分之二位置处最高。该方法可为类似地下混凝土结构的力学分析与结构设计提供参考。

      • 1
    • 索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

      王雪姣, 言志信, 龙哲

      针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础,该基础既填补了沙漠地区输电塔基础的空白,克服了砂土地基基础施工难题,又满足了工程安全稳定性要求。通过室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行了分析,同时研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明:数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载-位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。

      • 1
    • 微生物岩土技术及其应用研究进展

      刘汉龙

      本文对环境岩土工程领域涉及的几种主要微生物的生物化学反应过程及作用机理进行了总结,并针对微生物岩土技术在土体加固技术,抗渗封堵技术,污染土修复技术等三个方面开展的研究进行了总结与评述。通过对微生物岩土领域国内外已开展的系列研究的整理与总结,以期促进该领域开展更全面深入的基础研究和微生物技术在岩土工程中更切合实际的推广与应用

      • 1
    • 微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

      郑俊杰, 宋 杨, 赖汉江, 崔明娟, 吴超传

      微生物固化(MICP)技术能够显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。通过向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以期改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性。在此基础上,探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试,探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明:MICP过程中,碳酸钙晶体能够有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能够对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。

      • 1
    • 混凝-超滤工艺去除水中复合污染物的研究

      赵纯, 金凡, 安叶, 孙志华, 郑怀礼

      研究分析了腐殖酸对水溶液中纳米TiO2稳定性的影响,探究了混凝剂投加量、pH、钙离子对混凝-超滤工艺去除水中腐殖酸-纳米TiO2复合污染物的影响。结果表明,纳米TiO2与腐殖酸在水溶液中发生的静电吸附以及配位反应将引起纳米TiO2有效粒径的减小,静电斥力增强,胶体分散更均匀,体系稳定性增加,易于迁移,从而给饮用水安全带来威胁。实验结果显示,混凝剂浓度为0.46 mmol/L,pH值在7~8之间,即弱碱性时,不添加钙离子,处理效果较好,膜通量较高,膜污染较轻。

      • 1
    • 火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导研究

      王岚, 王立雄, 詹旺宇

      为了研究火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导极限,并对工程上的防火保护设计提供理论依据及试验数据参考。本文在一维非稳态热传导公式的基础上,推导出ISO834火灾标准升温下的隔震橡胶支座防火保护热传导规律。按照GB9978.1-2008建筑构件耐火试验方法,对工程上常用的LNR500支座防火板保护、LNR1500支座防火板保护及LNR500支座防火板、柔性防火材料组合保护三种防火保护试件进行在ISO834标准升温下的耐火试验。用ABAQUS软件对试验的建筑隔震支座进行了建模及有限元热分析。通过防火保护数值分析和耐火试验结果与公式结果对比,拟合较好,验证了理论公式的有效性。以理论推导和试验数据为基础,当支座表面温度达到临界温度150℃时不同厚度防火板的极限导热率表可以作为工程应用参考。

      • 1
    • 行人-扶梯耦合作用下楼盖的振动测试与舒适度评价

      潘毅, 王双旭, 郭瑞, 胡文豪

      针对搭接扶梯的悬挑楼盖在行人-扶梯耦合作用下容易产生铅垂向振动的问题,以某高架商业夹层中的悬挑楼盖为背景,采取了现场振动测试的方法,研究扶梯运行、行人数量及行人运动状态对悬挑楼盖振动响应的影响,并通过测试数据对楼盖结构做振动舒适度及人员感知度评价。结果表明:行人在扶梯上的跑动是导致悬挑楼盖振动的主要原因;楼盖的振动响应随行人人数增加而更加明显,但随距扶梯的长度增加而衰减;采用峰值加速度对悬挑楼盖进行舒适度评价,当行人在扶梯上跑动时悬挑楼盖的振动响应已超出舒适度限值;采用KB(Konstant Beurteilungswerte)值对悬挑楼盖进行感知度评价,当行人相对扶梯静止时,悬挑楼盖的振动不会超出感知度容许值,当行人相对扶梯走动或跑动时,悬挑楼盖的振动则会超出感知度容许值;人员相对扶梯运动并不会导致悬挑楼盖发生共振。

      • 1
    • 防堵塞型透水混凝土的制备与性能研究

      唐静, 赵玉婷, 梁美坤, 贺濒苇, 余意恒, 曾路

      为改善路面透水性能,聚合物透水混凝土已逐渐广泛用于海绵城市的建设中。本试验采用特细砂和环氧树脂制备透水材料,通过控制变量法,分别探讨了砂的粒径和聚合物掺量对透水混凝土的抗压强度以及透水系数的影响。同时还进行了堵塞的模拟实验,基于图像分析透水混凝土的孔径大小,通过观察混凝土的微观孔结构分析其性能变化规律。试验结果表明:在粒径相同的情况下,随着环氧树脂掺量的增加,透水混凝土的抗压强度逐渐提高,而透水系数逐渐下降;当骨料粒径为0.15-0.3mm的比例增大时,透水混凝土抗压强度呈现先增加后下降的趋势,而透水系数呈现不断增大的趋势。当骨料粒径为0.15-0.3mm,环氧树脂掺量为骨料质量的5%时,透水混凝土的平均孔隙率为14%,平均等效直径为214um。当粒径为0.15-0.3mm和0.3-0.6mm的骨料复掺比例为1:1时综合性能较好,抗压强度达41.7MPa,透水系数为1.7mm/s,制品经四次堵塞循环后,透水衰减系数小于20%,防堵塞性能良好。

      • 1
    • 车辐式索桁架模态分析与试验研究

      王泽强

      通过跨度60m圆形车辐式索桁架屋盖1:10缩尺模型的模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个变化参数对结构自振特性的影响,对比分析了前四阶振型的试验结果与理论计算结果。试验和分析结果发现:结构第一、二阶振型为反对称上下振动,第三阶为内环扭转振动,第四阶为内环相对扭转振动;两者频率误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前四阶振型的频率均在10Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。

      • 1
    • 湿热环境下粘钢加固混凝土界面粘结性能研究

      姚国文, 刘宇森, 吴甜宇, 李世亚

      钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键所在。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5天、10天、15天的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系,分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式,最后建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合良好,论文结果为指导粘钢加固混凝土结构的设计以及耐久性理论研究提供参考依据。

      • 1
    • 湿热地区室外动态热环境中二节点模型的验证及修正

      蒋毅, 赵立华, 孟庆林, 持田灯

      快速城镇化和全球变暖使城市室外环境的热不舒适加剧,热安全风险提高。为了解人体在室外动态热环境中生理量的变化规律,为快速评价室外热环境提供依据,开展了室外环境中人体热反应观测实验,对二节点模型进行了模拟精度分析和吻合度检验,从皮肤温度、体核温度调定点,人体标准输入模型,人体启动体温调节的环境温度值和人体与环境的对流换热系数等四个方面对二节点模型进行了修正,得到了适应于室外人体热反应预测的人体二节点修正模型及修正方法。

      • 1
    • 进出口水温对大温差洗浴废水热泵机组性能影响的实验研究

      马良栋

      洗浴废水中含有大量废热,作者提出了通过大温差热泵机组最大限度地回收洗浴废水热能,机组额定设计工况为:蒸发器侧洗浴废水进、出温度分别为30℃和6℃,冷凝器侧自来水进口温度为10℃,制取热水出口温度为45℃,最大制热系数(COP)理论计算值为4.9。本文通过实验研究了自来水进口温度、热水出口温度及洗浴废水入口温度对热泵机组制热性能的影响。实验结果表明,在额定设计工况下,整体机组COP为5.0。当自来水进口温度从5℃升高到15℃,整体机组COP从5.0降低到3.85,但如果自来水进口温度低于10℃,整体机组的COP高于4.5;当热水出口温度从40℃变化到50℃时,整体机组COP从5.3逐渐减小到4.9;当洗浴废水进口温度从30℃升高到35℃时,整体机组COP从4.8升高到4.95。

      • 1
    • 拉挤GFRP管材与钢管连接拉伸试验研究

      祝明桥, 李志彬, 王瑶

      摘要:拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能,本文采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明:胶层剪应力在加载初期沿长度方向分布呈现两端大、中间小的分布特征,高应力发生在胶接端,并随荷载上升逐步往加载端胶层转移;胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力,但当长度达到管径的1.6倍后,继续增加胶接长度对承载力的提升并不大,故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中研究了e/d(端距/栓径)、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响,试验结果表明:当e/d=7时,承载力达到最大值,破坏形式以挤压破坏为主;根据螺栓排数n与承载力的关系,可以推导相应折减系数来计算承载力。

      • 1
    • 无黏性有限土体主动破坏及土压力离散元分析

      万励, 张兴周, 王宇峰, 徐立明, 徐长节

      建立在半无限土体假定上的朗肯土压力理论和库伦土压力理论,在挡土墙后填土有限的情况下不再适用。针对墙后无黏性填土,采用离散元方法分别对光滑、粗糙墙面平动模式下墙后有限宽度土体主动破坏的过程进行研究,分析了挡土墙运动过程中滑裂带发展、土体位移规律以及墙后水平土压力分布的情况。研究结果表明,墙体光滑情况下,滑裂带呈直线,墙后填土宽高比较小时可以观察到滑裂带的反射,墙后土体呈多折线破坏模式,滑裂带倾角基本与库伦理论滑裂带倾角相等,且与土体宽高比无关,水平土压力合力受土体宽高比影响亦不大。墙体粗糙情况下,滑裂带呈曲线,反射现象随墙体粗糙程度增加而减弱,滑裂带倾角随土体宽高比增大而减小,最终落于库伦理论滑裂带内侧。此时,存在一临界宽高比,当墙后土体宽高比小于此值时主动土压力随宽高比增大而增大,大于此值时主动土压力不受宽高比影响。而无论墙体粗糙与否,墙后土体宽高比越小,达到极限状态所需墙体位移均越小。

      • 1
    • 配栓钉的钢筋混凝土双向板多参数试验研究

      金玉, 易伟建, 胡岚, 马克俭

      为研究配置不同栓钉参数的钢筋混凝土双向板受力性能,完成了7块配置栓钉的双向板柱节点冲切试验,主要参数为栓钉间距、直径、高度、强度和布置形式等,采用静力加载方式来模拟配置栓钉的板柱节点破坏全过程。通过对比分析试验结果,表明增大栓钉直径、栓径高度或提高栓钉强度均能改善试件抗冲切性能,其中增大直径效果最为明显,变形提高幅度达到36%;加大栓钉间距和减小栓钉高度对改善试件抗冲切性能不利,承载能力和变形均有不同程度降低;对比三种不同栓钉布置形式发现,采用相同数量栓钉放射布置和增加每圈栓钉数量的正交布置,均有利于提高试件抗冲切能力,但前者更为经济。进而结合相关规范计算结果和试验结果进行对比,验证试验结果的可靠性,结果表明配栓钉板柱结构规范计算结果具有足够安全储备,但对于反映试验结果的实质不够充分,特别是栓钉对板的抗冲切性能的贡献有所低估。

      • 1
    • 嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数研究

      鲁先龙, 乾增珍, 杨文智, 郑卫锋

      嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值仍是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。本文收集整理了国外不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下所开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,可为嵌岩桩极限端阻力计算提供借鉴。

      • 1
    • 钢管扣件式脚手架半刚性节点多参数模拟法

      谢向阳, 陈果, 殷磊

      脚手架立杆的6个自由度在扣件节点处受到水平杆和斜杆的约束,这些约束的强弱是架体稳定承载性能的关键因素。为确定每项约束的作用,运用敏感性分析和特征值屈曲分析方法,对其在架体稳定承载力上的贡献进行测量。基于对其贡献的相对效能分析,揭示出每项约束及对应水平杆、斜杆的作用机制。根据已公布的扣件实验测试数据,进行6项约束的实际效能初步分析,提出半刚性节点的多参数模拟方法。建立不同构造类型的模型,采用长度系数法、二阶线弹性分析方法,通过对比扣件的计算受力状况与实验测试时所采用荷载条件,对多参数模拟法取值方案的前提条件进行验证。在多参数法研究的基础上,列举和分析了半刚性节点常规单参数模拟方法中的重大缺陷和局限。

      • 1
    • 多壁碳纳米管/氧化亚铜的制备及其对N-甲酰吗啉(NFM)废水光催化性能研究

      车春波, 左金龙

      采用液相还原法制备多壁碳纳米管/氧化亚铜(MWCNTs/Cu2O)复合微球。利用傅立叶变换红外光谱仪(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行官能团分析、物相分析和形貌观察,结果表明:多壁碳纳米管以纵横穿插方式与氧化亚铜形成复合微球。对比氧化亚铜和多壁碳纳米管/氧化亚铜对N-甲酰吗啉废水光催化性能,多壁碳纳米管/氧化亚铜复合催化剂的催化效果明显优于氧化亚铜。

      • 1
    • 响应面法优化光聚合CMCTS-g-CPAM及其污泥脱水性能研究

      朱辉, 孙文全, 孙永军, 郑怀礼, 唐梦丹

      污泥作为污废水处理的副产物,其产量日益增多。污泥处置前需要对污进行泥脱水处理,而污泥调理是污泥脱水前相当重要的步骤。研究人员以羧甲基壳聚糖(CMCTS)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,偶氮二异丁脒盐酸盐(V-50)作为引发剂,通过紫外光引发聚合方式合成新型阳离子型污泥脱水剂CMCTS-g-CPAM。同时以光引发剂浓度、pH、光照时间为考察对象,CMCTS-g-CPAM特性粘度为响应值,采用响应面法(RSM)对CMCTS-g-CPAM污泥脱水剂的制备条件进行优化。通过响应面分析得到最佳合成条件:光照时间为2h、光引发剂浓度为0.04%(体积分数)、pH为8。接枝共聚物的红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)表征表明AM和DMC已成功接枝到CMCTS。最后将合成产物应用于污泥脱水,实验结果表明其具有良好的污泥脱水性能。在絮凝剂投加量和pH分别为30mg/L和10时,污泥比阻降至1.96&amp;#215;1013m/kg,滤饼含水率降至79.28%。

      • 1
    • 冬季无霜工况下闭式热源塔的动态换热特性

      贾宇豪, 李念平, 崔海蛟, 张楠

      为了研究闭式热源塔冬季无霜工况下传热过程,利用有限差分法建立了闭式热源塔冬季无霜工况下动态传热传质模型。将实验数据对比数值计算结果对比,验证了模型的有效性。误差分析结果表明:溶液出口温度的均方根误差为0.201°C。通过实验与模拟分析了闭式热源塔在机组变负荷运行时的动态换热特性,结果表明:当热泵机组变工况运行时,闭式热源塔作为取热装置可为机组蒸发器提供温度相对稳定的热源;此外,相比传统空气源热泵,闭式热源塔在低温高湿环境下的结霜风险更小,节能潜力更大。

      • 1
    • 基于流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基力学特性分析

      王正成, 毛海涛, 龙顺江, 姜海波, 张如意

      深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。本文基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明:透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。

      • 1
    • 京津地区夏季着装行为对办公建筑空调能耗的影响

      李莎, 钱晓明, 杨瑞梁

      着装行为通过影响室内空气参数的设定而影响建筑空调能耗。利用能耗模拟软件DeST,计算出该地区典型着装行为下实测运行参数与期望参数对应的建筑空调能耗比推荐标准下能耗分别降低了10.86%和13.16%。而基于典型着装行为的实验热学性能参数下平均只降低4%,说明由着装热阻关联的主观温度需要按地区着装行为进行修正。提出了控制建筑空调能耗的着装行为调节模型,着装行为节能率εc为负值时节能,为正值时不节能。京津地区办公建筑节能率为0的临界服装热阻为0.563clo,空调系统设计和运行节能的前提是着装热阻低于临界值。着装行为调节模型为地区着装形式和着装面料提供了量化标准,为精确控制建筑能耗提供了一种方法。

      • 1
    • 鄂西山区公路边坡安全风险评价研究

      罗红明

      探索和研究在山区公路建设中不可避免存在的边坡和由此引起的风险问题,是我国山区公路建设的现实性需要,因此开展山区斜坡地段安全风险评价具有重要的理论和现实意义。以地质灾害风险评估方法为基础,开展十堰至白河公路泰山沟隧道进口边坡安全风险评价研究,采用Monte Carlo模拟方法得到正常工况和非正常工况Ⅰ条件下边坡的破坏概率,并针对边坡影响范围内的承灾体进行易损性分析,通过风险分析方法得出边坡可能的经济损失价值和人口伤亡状况。结果表明:泰山沟隧道进口边坡在天然工况条件下风险较小,在接受范围之类;但在非正常工况Ⅰ条件下风险较大,必须采取风险处理措施降低风险并加强监测,特别需在施工过程和不利自然条件下对边坡变形情况加强监测,为十堰至白河公路边坡防护设计和安全运行提供指导。

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    2022年第44卷第5期
    • 杨娜, 彭雄, 杨庆山

      2012,34(2):69-76, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.02.012

      对7根冷弯薄壁型钢C型构件进行了竖向常轴力作用下,水平循环荷载加载试验,以探索冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能特点及其影响因素。试验反映了轴压比、截面宽厚比对试件破坏形式,能量耗散等滞回性能相关参数的影响。还重点研究了组合效应对滞回性能的改善作用。试验结果表明:大轴压比对试件的滞回性能有极大的削弱作用;试件通过组合,滞回性能得到一定的改善。此外,建立了有限元数值模型,考虑几何和材料非线性,将分析结果与试验进行对比分析,验证了试验结果的正确性,得到过早出现局部屈曲是构件破坏关键原因的结论。最后,总结了冷弯薄壁型

    • 建筑材料
    • 王毅红, 石丹, 仲继清, 石以霞, 刘奇佶

      2018,40(1):78-82, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.011

      为研究机制生土砖与砂浆法向粘结性能的影响因素,分别对凿毛和未凿毛的机制生土砖与改性砂浆在7、14、28 d龄期下共72个试件进行拉伸粘结强度试验,探讨不同界面状态的机制生土砖在不同龄期下与改性砂浆法向粘结强度的变化规律和破坏形态特点,分析界面状态、龄期等因素对机制生土砖与砂浆法向粘结性能和破坏形态的影响。研究表明:机制生土砖与砂浆间的法向粘结强度值与界面状态和龄期有关,法向粘结强度随龄期的增大而提高,界面状态为凿毛时法向粘结强度有所降低,砂浆种类对机制生土砖与砂浆法向粘结强度影响显著。

    • 贾慧娜, 岳高伟, 贾立文

      2012,34(Z1):116-119, DOI:

      针对多层混凝土结构底层柱抗震能力较差的问题,本文采取提高结构的抗震设防烈度方法,计算分析七度、八度设防下框架梁、柱的轴力、剪力和弯矩。数值结果表明:提高结构的设防烈度,梁、柱的弯矩、剪力、轴力均增大,在底层(第一层)变化最为突出。地震作用下,结构的破坏形式主要表现为底层柱的破坏,因而增大建筑设计中的设防烈度可从根本上解决这一问题。

    • 王亚军, 张我华, 张楚汉, 金峰

      2011,33(1):77-86, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.014

      为深化模糊随机损伤力学研究,基于自适应模糊随机损伤力学模型,对材料裂纹尖端广义损伤应力场进行分析,证实了数值模型的可靠性。以碾压混凝土重力坝为例,并考虑材料参数空间变异,就模糊随机损伤增益下的宏观场分布做敏感性研究,结果表明,碾压混凝土抗压强度极限值是影响大坝安全的主控指标。采用不同模糊分布对自适应损伤力学模型做激励分析,揭示了各分布对混凝土及岩石类材料广义损伤场演化的控制特征。

    • 土木工程
    • 李微哲, 娄平

      2018,40(1):68-77, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.010

      引入初始地基比例系数、初始地基系数、水平位移特征值,导出一种新型双曲线型p-y曲线,并给出了参数经验选取参考值范围。在上层粘土下层砂土地基中进行了2组模型桩试验,含2根水平加载的钢桩和6根倾斜偏心荷载下的木桩。试验表明,水平荷载、竖向荷载和偏心弯矩荷载下柔性木质模型桩非线性特征显著。按双曲线型p-y曲线计算的模型桩地面处和桩顶水平位移与实测值吻合良好,验证了双曲线型p-y曲线。水平位移特征值增大时,桩身位移将减小,桩身最大剪力将增大,桩身最大弯矩将减小,桩侧最大土压力将增大。双层地基中,下层砂土位移特征值变化对试桩受力影响极小,从简化计算参数和应用角度出发,实际应用时可将下层砂土水平位移特征取值与上层粘土的相同。

    • 燕飞, 梁毅, 韩宁

      2010,32(5):65-70, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.05.012

      在空气调节过程中不仅需要考虑房间内人员的舒适性需求,同时还需考虑如何节省能源。基于焓值理论将最小焓差算法与风阀开度调节过程相结合,使得进入空气处理单元前的空气更加接近舒适区域,然后基于质量及能量守恒理论推导出空气混合过程的数学模型,最后利用SIMULINK建立了空调系统仿真模型,并对所提控制策略从节能效果与舒适性能指标2个方面进行仿真验证。仿真结果表明最小焓差+PID策略联合控制的空调系统不仅能够获得更佳的空气舒适状态而且系统耗能更少。

    • 韦朝海, 周红桃, 黄晶, 韦聪, 杨兴舟, 韦景悦, 李泽敏, 胡芸, 任源

      2019,41(5):151-163, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.106

      污水处理是一个高能耗、低能效的复杂过程。改变传统认知,将污染物当作能量物质加以资源化,回用于水处理过程或者产品化,可改变污水处理的能耗。以城市污水与焦化废水为例,分析了水质中污染物具有的内含能形式,并探讨了两种计算方法,指出内含能利用的两类可能途径和最大限度。基于热力学基本定律与污水水质特征,辅以适当的当量假设,分析了污水处理过程中的不同形式能量消耗及其原因,运用能流图表达了两个具体案例的能量转化与分布规律。比较了污水处理两类节能评价方法的优异性,提出了未来水处理可能的节能新途径。在加深污水内含能认识的基础上,结合相关产业与工艺技术,分离回收有价值成分,如营养物(氮、磷)、重金属等,并获得水资源的再利用,以间接补偿处理过程的能耗,从而实现节能目标。

    • 严永红, 关杨, 刘想德, 刘炜

      2010,32(4):85-89, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.04.017

      为了研究教室荧光灯色温对学生学习效率和生理节律的影响,通过实验对比了3种典型色温T5荧光灯在不同照度水平下对受试人学习效率、视疲劳、脑疲劳的影响.实验采用安菲莫夫字母表和近点测定法对学习效率和视疲劳进行测试,用学习效率变化率作为特定光环境下出现的脑疲劳指标.结果表明,由于Cirtopic效应作用,中间色温荧光灯在恰当的时间长度内可对学生产生适量的良性刺激,对大脑起到“唤醒”或“放松”的作用,达到提高学习效率、缓解视/脑疲劳的效果;而高、低色温荧光灯的作用则相反;不同色温的荧光灯光源,其最佳照度值并不相同;

    • 杨宜谦

      2012,34(Z2):54-60, DOI:

      综述了人体全身振动感知阈值的标准和指南以及实验室和现场研究的进展情况,并进行了对比分析。介绍了振动感知的机理、绝对阈值、差别阈限和描述符,分析了频率、姿势、方向、持续时间、性别、年龄和噪声对人体全身振动感知阈值的影响,最后指出了需要进一步研究的问题。

    • 暖通空调与建筑物理
    • 胡健, 李念平, 黄立志, 郑德晓

      2018,40(1):122-128, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.017

      精确求解人体与环境表面间的角系数是研究辐射空调房间内人体辐射散热与热舒适的基本前提。结合角系数与有效辐射面积的离散公式,推导出人体与环境表面辐射角系数的数值模拟结果修正式,得到了中国人三维坐姿人体模型。在分别对坐姿人体与顶板、壁面、地板间的角系数模拟求解后发现,坐姿人体前后具有较大的方向性,人体对前方环境表面的角系数大于人体对后方环境表面的角系数。将角系数的数值模拟解与半解析解进行比较,对于顶板与垂直壁面,半解析解与模拟解较为吻合;对于地板,半解析解与模拟解存在较大的误差,并对半解析解进行了相应的修正。

    • 严永红, 晏宁, 关杨, 曾恒志

      2012,34(1):76-79, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.015

      通过测试3种不同色温、3种照度下学生脑电图α波、β波指数的变化,观察光照对人体生理节律的影响。实验发现,不同色温、光照强度下的脑波指数变化率差异存在显著性。其兴奋度及敏感性随光源色温、照度值增加,大体呈正相关关系。学习效率随光源色温、照度值增加而降低,呈负相关关系。推测原因似与高色温、高照度状态下更易出现疲劳,低色温、低照度状态下可能对大脑存在“唤醒”作用,以及大脑功能分区、光源光谱组成有关。实验结果显示教室光环境的选择,应考虑学生学习的长期性、高负荷等特点,考虑“时间累积”效应的综合影响,并值得进一步研究。

    • 雷克, 吴杰, 张其林, 庞绍华

      2013,35(2):66-72, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2013.02.011

      在研究玻璃幕墙热传递特点的基础上,基于一维稳态热传导理论,以中空玻璃为例建立了玻璃系统传热系数计算模型;基于二维稳态热传导理论和有限单元法,采用三节点三角形单元对二维温度场进行了离散,推导了单元热传导矩阵和温度载荷列阵,并推导了热对流、热流密度、辐射以及各种边界条件耦合作用下对单元热传导矩阵和温度载荷列阵的修正公式,建立了玻璃幕墙框及附加线传热系数计算模型。利用Visual C++和ObjectARX对AutoCAD进行了二次开发,研发了玻璃幕墙传热系数计算软件TJCW,并通过算例与LBNL系列软件计算结果进行比较,验证了所编软件的正确性和有效性。最后对某工程实例中玻璃幕墙传热系数进行了节能验算。研究结果表明:建立的传热系数计算模型能够正确的计算玻璃幕墙传热系数,基于该计算模型开发出的软件能够应用于实际工程的节能分析和计算中。

    • 林存刚, 吴世明, 张忠苗, 李宗良, 刘冠水

      2012,34(5):25-32, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.05.005

      通过对杭州庆春路过江隧道泥水盾构施工地面沉降监测数据的分析,总结了地面沉降的特点及影响因素,并结合实测数据给出了地面沉降的修正双曲线预测公式。分析表明:Peck公式适用于杭州软土地层中泥水盾构施工引起的地面沉降预测,其中地面沉降槽宽度参数K取值0.25~0.32,地层损失率V1取值0.04%~0.33%。地面沉降主要为盾构脱离0~5 d或6 d内的盾尾沉降以及扰动土体长期固结沉降,分别约占总沉降量的57.27%和41.08%。适当提高切口泥水及同步注浆压力使地面微隆,可以抵消部分地层损失,减少地面沉降。由地层损失引起的横断面地面沉降曲线较规则,基本呈现高斯曲线分布;而地面隆起变形较无规则,会使沉降曲线偏离高斯曲线分布。引入新参数C后的修正双曲线模型可用于泥水盾构软土地层中施工引起的地面沉降的预测。

    • 徐亚洲, 白国良

      2011,33(4):60-64, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.010

      利用屈曲本征方程的形式解推导出随机屈曲本征值满足的概率密度演化方程。以对数风剖面中的10 m高平均风速和地面粗糙度为随机变量,分析了超大型冷却塔的随机屈曲承载力。进而,计算出其均值及标准差。结果表明,随机屈曲承载力的概率密度函数具有一般形式,不易采用常见的概率分布模型拟合。随机屈曲承载力均值与按照均值参数计算的屈曲承载力接近,但其变异性介于两个随机变量的变异性之间。

    • 王冲, 刘焕芹, 林鸿斌, 白光, 叶建雄

      2011,33(2):132-136, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.02.026

      混凝土结构的抗渗及防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一.文章研究了电渗脉冲用于混凝土结构抗渗防潮的影响因素,包括电渗脉冲电压、混凝土水灰比、液相中离子浓度,以及脉冲频率等;模拟测试了电渗脉冲作用下混凝土结构的排水与相对湿度变化.研究表明,随着脉冲电压升高与混凝土水灰比增大,电渗脉冲下混凝土渗水量增加;Na2SO4溶液浓度增大时,电渗脉冲作用下混凝土渗水量增加;脉冲频率对混凝土渗水量影响不大;研究亦显示电渗脉冲作用下混凝土排水效果明显,混凝土相对湿度显著降低.

    • 黄娟, 李稹, 张健

      2012,34(1):102-107, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.020

      土壤脲酶活性的测定有多种方法,其中靛酚蓝比色法由于测量结果精确性较高,重现性较好,应用最为广泛。但也有培养后土壤过滤液浑浊、带色、脲酶活性受底物浓度影响较大等缺点。以此方法为基础,针对过滤方式、培养时间、底物浓度及缓冲液选择等4个重要参数进行了对比试验,以期进一步改进靛酚蓝比色法的测定准确性。结果表明,培养时选择5%的底物浓度、pH10.0的硼酸盐缓冲液、培养24 h后再经KCl溶液浸提过滤比色测定,其结果比传统靛酚蓝比色法高约2.46倍,改良靛酚蓝比色法的测定结果更接近土壤真实脲酶活性。

    • 梁宁慧, 刘新荣, 曹学山, 钟正君, 廖靖

      2008,30(6):81-85, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2008.06.017

      中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展。通过对中国主要城市地铁发展现状的分析总结,从城市地铁发展的角度出发, 分析了地铁经济的形成和发展,预示了中国城市地铁时代的到来。地铁产业作为中国的朝阳产业,是中国城市基础交通设施中最有前景、最有市场的产业。同时提出了我国城市地铁交通可持续发展战略。

    • 邓雪松, 龚健, 周云

      2011,33(1):50-58, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.010

      介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式。采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性,并与(球面)摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明:1)理论分析和数值模拟结果吻合较好;2)变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能,且与初始刚度相同的(球面)摩擦摆隔震支座相比,其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大,具有更强的耗能能力;3)变曲率摩擦摆隔震支座的刚度由曲率半径,即曲面函数决定,经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的趋势,从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大,可较好的解决隔震结构的低频共振问题;4)与(球面)摩擦摆隔震支座相比,该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小;5)该支座的最大应力出现在支座位于设计位移时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘;6)该支座的最大残余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定,可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设计将其控制在工程可接受的范围内。

    • 土木工程
    • 陈孔阳, 邱洪兴, 朱忠漫

      2018,40(1):39-47, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.006

      制作了4组带有不同深度纵向干缩裂缝的木梁进行三分点加载试验,观察试验现象并记录极限承载力。根据试验现象,结合有限元应力分析和木材双折线顺纹本构模型,推导出木梁由受弯破坏变为顺纹剪切破坏的裂缝临界指标,以及相应的极限承载力计算公式,并将推导所得承载力公式归纳简化成承载力下降系数曲线。将试验数据代入后,发现试验现象符合临界指标的判定,且根据承载力下降系数曲线得到的极限承载力理论值与试验值相符。

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